《International Journal of Molecular Sciences》：Serum Fatty Acid Profiles Across Normoglycemia, Prediabetes, and Type 2 Diabetes: Associations with Glycemic and Cardiometabolic Parameters in a Kazakh Population
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摘要：关于血清脂肪酸在2型糖尿病（T2DM）进展过程中的群体特异性数据仍然有限。在这项探索性横断面研究中，研究人员采用气相色谱-质谱联用（GC–MS）法测定了来自哈萨克斯坦的177名成年人（45名血糖正常者、114名糖尿病前期者、18名T2DM患者）的血清脂肪
摘要：关于血清脂肪酸在2型糖尿病（T2DM）进展过程中的群体特异性数据仍然有限。在这项探索性横断面研究中，研究人员采用气相色谱-质谱联用（GC–MS）法测定了来自哈萨克斯坦的177名成年人（45名血糖正常者、114名糖尿病前期者、18名T2DM患者）的血清脂肪酸，并以占13种在≥50%样本中检出的组分定量谱的百分比表示。经错误发现率（FDR）校正后，各血糖组间无脂肪酸存在显著差异。在对照组和糖尿病前期参与者中，油酸和棕榈油酸与血清甘油三酯（TG）相关（ρ = +0.65和+0.32；q ≤ 0.005），且在校正年龄、性别和肥胖程度以及排除由峰归属不一致所致的不可信谱图后，上述关联均持续存在。在所有参与者中，亚油酸与糖化血红蛋白（HbA1c）呈负相关（ρ = ?0.21，q = 0.033），但仅见于未校正分析。十七烷酸（C17:0）与HbA1c的关联取决于该组分在部分样本中的未检出情况，既未得到证实也未予以排除。T2DM组未记录协变量，多数参与者的HbA1c记录精度有限，校正分析仅限于107名无糖尿病的参与者。该研究描述了该人群的血清脂肪酸组成，并产生了相关研究假设。
一、研究背景与问题提出
2型糖尿病（T2DM）已成为全球增长最快的慢性疾病负担之一。据国际糖尿病联盟（IDF）糖尿病地图集第十一版估计，2024年全球20–79岁成年人中约有5.89亿人患有糖尿病，占成年人口的11.1%，预计到2050年将上升至8.53亿；此外约有6.35亿成年人存在糖耐量受损，约2.52亿糖尿病病例未被确诊。哈萨克斯坦是这一模式的典型代表：2014至2019年间，该国登记糖尿病患者患病率增长了1.7倍；2018–2021年全国登记数据显示患病率从每10万人口2142.2例上升至3743.9例，糖尿病相关死亡率增加超过1.5倍。世界卫生组织（WHO）阶梯式监测调查显示，该国T2DM调查加权患病率为8.0%，空腹血糖受损为1.9%，其中54%的糖尿病病例在调查时新检出。大量代谢负担存在于临床诊断之前，即常规实验室结果正常或仅轻度异常的个体中。
糖尿病前期是这一轨迹仍可改变的阶段。经典估计认为糖尿病前期向糖尿病的年转化率为5–10%，另有相似比例逆转为血糖正常。一项纳入19个前瞻性队列、76092名参与者、中位随访9.8年的个体参与者汇总分析发现，十年内逆转为血糖正常（36.1%）实际上比进展为T2DM（12.5%）更为常见。然而，涵盖一百余个队列的荟萃分析显示，糖尿病前期与心血管疾病和全因死亡风险增加相关。常规使用的标志物难以胜任识别这一阶段的代谢重组任务：糖化血红蛋白（HbA1c）与空腹血浆葡萄糖（FPG）识别的人群重叠但非一致；常规血脂谱在此阶段同样不敏感，因为胰岛素抵抗相关的血脂异常（甘油三酯轻度升高、高密度脂蛋白胆固醇降低、低密度脂蛋白颗粒趋向小而密）可能与总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇在参考范围内共存。膳食评估价值有限：一项纳入13个队列、361686名参与者、11865例发病病例的剂量-反应荟萃分析发现，报告的总饱和脂肪、棕榈酸（C16:0）或硬脂酸（C18:0）摄入量与T2DM无关联，尽管循环饱和脂肪酸生物标志物反复与发病相关。因此，携带信息的似乎是组成而非摄入量或总脂质浓度。
循环脂肪酸可直接反映这种组成。其比例整合了膳食供应与内源性从头脂肪生成、链延长、去饱和和β-氧化，且为客观测量，避免了膳食工具固有的回忆和份量估算误差。然而，这些关联在不同人群间并非自动可转移。动脉粥样硬化多种族研究显示，血浆磷脂脂肪酸组成在不同种族群体间存在系统性差异。迄今尚无针对哈萨克族或中亚人群按血糖状态分层的血清脂肪酸谱报道，该人群中脂肪酸谱与血糖和心脏代谢参数的关系尚属未知。本研究旨在填补这一空白。
二、研究设计与主要结论
研究人员在一项横断面研究中，利用此前建立的哈萨克斯坦塞梅伊队列的存档血清样本，采用气相色谱-质谱联用（GC–MS）法测定了177名成年人（45名血糖正常者、114名糖尿病前期者、18名T2DM患者）的血清脂肪酸，以13种在≥50%样本中检出的组分定量谱的百分比表示。研究主要考察三个问题：脂肪酸组成是否随血糖类别而不同；各脂肪酸与HbA1c、空腹血糖、体质指数（BMI）和常规血脂谱的关系；这些关联在校正年龄、性别和肥胖程度及控制错误发现率（FDR）后是否持续。研究结论为：血清脂肪酸组成与甘油三酯的关联比与血糖状态的关联更为一致；油酸和棕榈油酸与甘油三酯正相关，且在校正后持续存在；亚油酸与HbA1c在未校正分析中呈负相关；数据未显示区分血糖正常、糖尿病前期和T2DM的脂肪酸特征，也未提供任何脂肪酸作为临床标志物的依据。
三、关键技术与方法
研究人员采用气相色谱-质谱联用（GC–MS）法分析血清脂肪酸甲酯（FAME）。样本经碱性水解和酯交换处理后，在TR-FAME毛细管柱上进行色谱分离，电子电离全扫描模式检测。数据处理基于总离子流（TIC）迹线，各组分在预期保留时间30秒鉴定窗口内归属最高峰，采用单水平外标校准。13种在≥50%样本中检出的组分纳入组成计算和统计分析，以占定量谱的百分比表示。样本来源为哈萨克斯坦塞梅伊已建立队列的存档血清。统计分析包括Kruskal–Wallis检验、Dunn事后检验、Spearman秩相关、偏相关、线性回归、多元逻辑回归及多种敏感性分析，采用Benjamini–Hochberg程序控制FDR。
四、研究结果
4.1 参与者特征与可用临床数据
分析样本含177名参与者：45名血糖正常对照、114名糖尿病前期者和18名T2DM患者。FPG和HbA1c对所有177名参与者可用；109名参与者（24名对照和85名糖尿病前期者）有完整临床资料（年龄、性别、人体测量学、血压、血脂和肌酐），107名有人体测量学和血压测量数据。T2DM组除FPG和HbA1c外无任何临床变量。HbA1c对117名参与者记录至最接近的整百分比，对余者记录至两位小数；对107名有人体测量学数据的参与者中的102名，HbA1c为5.0%或6.0%，因此对多数样本而言HbA1c实质上是血糖状态的序数测量而非连续测量。无完整临床资料的参与者FPG系统性低于有完整资料者，表明两组血糖测量不可直接比较。对照组与糖尿病前期者比较，糖尿病前期者腰围更大（Hodges–Lehmann位移+8.0 cm，95% CI 3.0至14.0；p = 0.0031）、BMI更高（+2.25 kg/m2，0.30至4.46；p = 0.025）、总胆固醇更高（+0.52 mmol/L，0.15至0.87；p = 0.011）、低密度脂蛋白胆固醇更高（+0.39 mmol/L，0.06至0.74；p = 0.021）且年龄更大（+5.0岁，1.0至9.0；p = 0.028）。
4.2 血清脂肪酸组成
37种面板组分中13种在至少半数样本中检出并纳入分析，中位占所有检出组分总和的99.9%。排除的24种组分包括花生四烯酸（23%样本检出）、二十二碳六烯酸（7%）、二十碳五烯酸（1%）和十五烷酸（C15:0；48%）。数据验证发现C18区域存在样本依赖性峰归属不一致：71个样本中单一峰被同时归属至两种C18:1组分，这些样本中硬脂酸（C18:0）相对棕榈酸高得不可信；其余95个样本中70个未记录硬脂酸。硬脂酸值因此不可解释，仅作完整性报告。应用三项生化合理性标准后，177个谱图中115个（30名对照、74名糖尿病前期者和11名T2DM患者）被分类为合理。全样本中五种组分在血糖组间存在名义差异：亚油酸（p = 0.019）、十七烷酸（C17:0；p = 0.022）、辛酸（C8:0；p = 0.025）、月桂酸（C12:0；p = 0.031）和棕榈酸（p = 0.039）；经Benjamini–Hochberg校正后均不显著（最小q = 0.100）。Dunn事后检验将亚油酸、C17:0和棕榈酸的差异定位于对照与T2DM组之间，C8:0和C12:0定位于对照与糖尿病前期之间。合理谱图中仅亚油酸存在名义差异（p = 0.0097；q = 0.126）。
4.3 未校正的血糖和心脏代谢参数关联
未校正Spearman相关中，与HbA1c的两种相关在该结局内多重检验校正后存活（n = 177）：C17:0（ρ = ?0.218，q = 0.033）和亚油酸（ρ = ?0.210，q = 0.033）。亚油酸相关的显著性取决于C18:1伪影的校正。与FPG无相关在校正后存活。在109名对照和糖尿病前期者中，与甘油三酯最强的相关为油酸（C18:1n-9；ρ = +0.647，q < 0.001），其次为棕榈油酸（C16:1；ρ = +0.319，q = 0.005）和反向的丁酸（C4:0；ρ = ?0.287，q = 0.011）。油酸还与BMI相关（ρ = +0.291，q = 0.030；n = 107），亚油酸与低密度脂蛋白胆固醇相关（ρ = +0.335，q = 0.005；n = 109）。在115个合理谱图中，油酸和棕榈油酸与甘油三酯的相关更强（ρ = +0.742，q < 0.001和ρ = +0.332，q = 0.014；n = 72），亚油酸与HbA1c的相关相似（ρ = ?0.272，q = 0.042；n = 115），C17:0与HbA1c的相关不显著（ρ = ?0.161，q = 0.416）。
4.4 校正年龄、性别和肥胖程度的偏相关
对107名具有全部协变量的参与者（24名对照和83名糖尿病前期者）计算校正年龄、性别、BMI和腰围的偏Spearman相关。甘油三酯相关在校正后持续：油酸（r = +0.612，q < 0.001）和棕榈油酸（r = +0.247，q = 0.027），在71个合理谱图中更强（r = +0.735，q < 0.001和r = +0.290，q = 0.037）。亚油酸仍与低密度脂蛋白胆固醇相关（r = +0.389，q < 0.001；合理谱图r = +0.347，q = 0.039）。棕榈酸和C4:0与甘油三酯负相关。合理谱图中亚油酸还与甘油三酯负相关（r = ?0.313，q = 0.026）。校正后无与HbA1c或FPG的相关存活。
4.5 协变量校正回归
在校正年龄、性别和BMI的线性回归中（n = 107），无脂肪酸与HbA1c或FPG在多重检验校正后相关（HbA1c最小q = 0.344，FPG最小q = 0.813）。C17:0与HbA1c的标准化系数为β = ?0.139（95% CI ?0.329至+0.052；p = 0.152），亚油酸为β = +0.017（?0.174至+0.208；p = 0.859）。因102名参与者的HbA1c为5.0%或6.0%，这些线性模型实际上是对照与糖尿病前期者的比较而非连续结局模型。校正年龄、性别和BMI的多元逻辑回归无法估计，因为T2DM组无任何协变量记录，模型不可识别。
4.6 敏感性分析
校正重复归属的C18:1组分后，78个脂肪酸-结局比较中48个绝对相关系数增加，23个减少，7个不变，三个关联改变了FDR显著性状态。油酸与甘油三酯的关联是最一致的发现，在所有生化合理性标准变体中均显著（ρ = +0.58至+0.80）。棕榈油酸与甘油三酯正相关在各变体中持续（ρ = +0.23至+0.45），11个分析中8个保持统计显著。亚油酸与HbA1c的负相关在各子集中方向一致（ρ = ?0.21至?0.39），但统计显著性随样本选择和组成变换而变化：以相对棕榈酸的比表示时显著（ρ = ?0.267，p = 0.0004），中心对数比变换后减弱或消失（ρ = +0.102和+0.003）。检出频率阈值从25%至70%变化未实质性改变主要相关估计。C17:0与HbA1c的负相关在合理谱图（ρ = ?0.13至?0.20；q ≥ 0.20）或仅检出C17:0的样本（ρ = ?0.020；n = 129）中不显著；删失回归在全样本中显示关联（β = ?0.437，p = 0.008），但在未受影响样本（β = ?0.028，p = 0.84）或合理谱图（β = ?0.209，p = 0.18）中不显著。
五、讨论与结论
研究证据层级明确：最受支持的观察涉及甘油三酯，油酸和棕榈油酸在未校正分析、校正年龄性别和肥胖程度后及合理谱图中均与血清甘油三酯相关，油酸的关联在每项敏感性分析中均显著；第二层支持是亚油酸与HbA1c的负相关，在未校正分析中跨三个血糖组观察到，各子集中大小相似，但仅在C18:1校正后达到显著，在多个子集中处于临界，且未在校正模型中观察到，因此未显示独立于年龄、性别和肥胖程度。三项进一步关联未通过验证：亚油酸与低密度脂蛋白胆固醇的关联在受峰归属不一致影响和未受影响的样本间不一致；油酸与BMI的关联在合理谱图中不显著；C17:0与HbA1c的关联取决于C17:0在部分样本中的未检出，既未确立也未排除。单不饱和脂肪酸与甘油三酯的关联反映脂质处理而非血糖；油酸是甘油三酯和富含甘油三酯脂蛋白的主要脂肪酸，较高的甘油三酯浓度使组成向油酸偏移。棕榈油酸由棕榈酸经硬脂酰辅酶A去饱和酶形成，是肝脏从头脂肪生成的标志物，在胰岛素抵抗中增加。亚油酸与HbA1c的负相关方向与20个前瞻性队列、39740名成年人的汇总证据一致，但本研究仅以有限形式支持该关联。C17:0的检出频率从对照组的89%降至T2DM组的50%，其与HbA1c的关联由检出模式而非测量值携带。与哈萨克及邻近人群的比较显示方向一致性：哈萨克斯坦年轻人报告频繁摄入肉类、较少摄入鱼类；国际调查显示哈萨克斯坦全血样本omega-3水平低（平均3.9%）且omega-6与omega-3比值高；新疆哈萨克族高甘油三酯血症和低密度脂蛋白胆固醇升高是糖尿病的最强相关因素之一。
研究结论为：在这项对177名哈萨克斯坦成年人的探索性横断面研究中，以13种组分定量谱百分比表示的血清脂肪酸组成与甘油三酯的关联比与血糖状态的关联更为一致。油酸和棕榈油酸在对照组和糖尿病前期者中与甘油三酯正相关，两种关联在校正年龄、性别和肥胖程度及排除生化不合理谱图后持续存在。亚油酸在未校正分析中与HbA1c负相关。C17:0在较高HbA1c时检出频率较低，其比例是否与HbA1c相关既未确立也未排除。数据未显示区分血糖正常、糖尿病前期和T2DM的脂肪酸特征、与糖尿病状态独立相关的脂肪酸谱或与生物衰老的机制联系，也未提供任何脂肪酸作为临床标志物的依据。确认将需要重新处理或新获取的色谱数据、针对同位素标记内标的绝对和组分特异性定量、膳食和药物数据以及具有完整临床表型的更大T2DM组。在这些约束内，该研究描述了该人群的血清脂肪酸谱并产生了研究假设。
