《Journal of Cardiovascular Translational Research》：Metabolomic Analysis of Patients with Coronary Artery Disease and Acute Myocardial Infarction by Using Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy
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本项横断面探索性研究旨在评估代谢组学（metabolomics）在通过核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）波谱分析区分稳定型冠心病（Coronary Artery Disease, CAD）与急性心肌梗死（Acute My
本项横断面探索性研究旨在评估代谢组学（metabolomics）在通过核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）波谱分析区分稳定型冠心病（Coronary Artery Disease, CAD）与急性心肌梗死（Acute Myocardial Infarction, AMI）中的潜在价值。研究人员识别出两类疾病各自特异的代谢谱，发现代谢物水平存在显著变异，其中乳酸（lactic acid）作为无氧糖酵解的关键产物，在AMI患者中表现为突出标志物，反映急性缺血应激，并为高乳酸水平相关不良预后提供洞察；次黄嘌呤（hypoxanthine）作为心肌缺血的关键生物标志物亦被检出。上述发现凸显了代谢组学联合通路分析在鉴别CAD与AMI中的潜力，并揭示疾病发生的代谢失调过程。研究结果表明，这些代谢物有望成为潜在生物标志物，为个体化预后评估与诊断策略奠定基础；后续仍需大规模研究验证并推动临床转化。
研究背景与立题依据
冠心病（Coronary Artery Disease, CAD）是心血管疾病的主要表现类型，常进一步发展为急性心肌梗死（Acute Myocardial Infarction, AMI）。稳定型CAD与AMI在病理生理机制上存在本质差异，但临床仍缺乏高特异性的无创分型工具。传统诊断依赖冠脉造影与常规心肌损伤标志物，难以在代谢层面揭示疾病演进过程。代谢组学（metabolomics，对生物体内小分子代谢物进行系统定量分析的技术）可捕捉疾病特异的代谢重编程信号，核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）波谱则具备非破坏性、可绝对定量的优势。因此，研究人员开展该项横断面探索性研究，旨在利用血清NMR代谢组学区分稳定型CAD与AMI，并挖掘潜在诊断与预后生物标志物。
研究人员在德国Ruppin-Brandenburg大学医院纳入两个独立队列：稳定型CAD组（n=82，基于冠脉造影≥50%直径狭窄）与AMI组（n=52，急性心梗合并心外膜冠脉病变）。研究人员通过NMR获取血清代谢谱，结合多元统计与机器学习模型，得出以下结论：CAD与AMI具有显著分离的代谢表型；乳酸、次黄嘌呤、甲酸、谷氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸等构成核心差异代谢物面板；相关通路富集于中枢碳代谢、丙氨酸-天冬氨酸-谷氨酸代谢、果糖与甘露糖代谢及丁酸代谢。该研究意义在于为CAD与AMI的精准分型、风险分层及个体化诊疗提供了代谢层面的新证据。
主要关键技术方法
研究人员采用基于600 MHz Bruker AVANCE NEO的1D 1H NMR检测血清代谢物，经傅里叶变换与基线校正后由专用Profiler软件输出定量代谢列表；统计上以Wilcoxon秩和检验结合Benjamini-Hochberg错误发现率（False Discovery Rate, FDR）校正进行单变量分析，并以log?倍数变化与Cliff's delta评估效应方向；多变量层面构建偏最小二乘判别分析（Partial Least Squares Discriminant Analysis, PLS-DA）模型，通过交叉验证与置换检验评估鲁棒性；同时训练随机森林（Random Forest）分类器，以重复分层交叉验证与ROC曲线下面积（Area Under Curve, AUC）评价区分效能；最后基于FELLA包与KEGG数据库对差异代谢物做通路富集分析。
研究结果
基线特征：CAD组与AMI组均以男性为主、高龄及高血压高患病率为特征；CAD组他汀使用率与HDL水平高于AMI组，反映AMI多为首次冠脉事件表现。
代谢数据统计分析：在76个代谢物中，乳酸（p=9.96e-13）与次黄嘌呤（p=1.27e-11）差异最显著，甲酸、谷氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸次之。PLS-DA显示两组沿第一主成分清晰分离（R2X(cum)=0.27，R2Y(cum)=0.61，Q2(cum)=0.45），置换检验显著；随机森林池化AUC达0.90，乳酸为最重要预测变量，验证代谢面板具备较高分类效能。
KEGG通路分析：差异代谢物主要富集于癌症中枢碳代谢（反映缺氧下氧化磷酸化向糖酵解偏移）、丙氨酸-天冬氨酸-谷氨酸代谢、果糖与甘露糖代谢、丁酸代谢等通路，提示AMI状态下心肌能量代谢与氨基酸稳态发生系统性重编程。
讨论部分总结
研究人员指出，AMI患者乳酸显著升高源于冠脉闭塞后有氧氧化受限、糖酵解代偿增强，乳酸既是能量底物也参与内皮-间质转化与氧化应激；次黄嘌呤作为ATP降解中间体，与乳酸同步上升标志细胞能量衰竭与缺血损伤。谷氨酸、谷氨酰胺参与缺血保护，天冬氨酸扰动反映三羧酸（Tricarboxylic Acid, TCA）循环受阻。甲酸、苯丙氨酸、丁酸等相关通路变化进一步说明血管张力调节、衰老与微生物源短链脂肪酸代谢均介入疾病表型。研究强调代谢组学可补充传统指标，但受限于单中心、无外部验证队列，尚需纵向大样本确认其增量诊断价值。
结论翻译
本研究识别出的代谢差异印证了代谢组学联合通路分析在区分CAD与AMI中的潜力，并揭示两类疾病中的代谢失调特征。结果提示上述代谢物可作为潜在生物标志物，为个体化预后与诊断策略提供依据；未来需开展大规模研究并纳入纵向采样与外部验证，以推动临床实践转化。
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提炼本文可复用的NMR代谢组学分析流程 对比本文与质谱代谢组学研究的优劣 提炼本文可复用的NMR代谢组学分析流程 对比本文与质谱代谢组学研究的优劣
