糖尿病前期个体心血管呼吸功能适应性相关的循环因子多组学特征

《Cardiovascular Diabetology》：Multi-omics signatures of circulating factors associated with cardiorespiratory fitness adaptations in individuals with prediabetes

　　

摘要

背景

与健康且年龄相仿的个体相比，胰岛素抵抗患者的心肺功能较低，这一指标可通过最大摄氧量（VO?peak）来衡量。尽管高强度间歇训练（HIIT）能够显著提升VO?peak，但不同个体的反应存在较大差异。因此，需要进一步研究以阐明糖尿病前期患者对HIIT反应不同的分子机制。

方法

研究对35名未服用任何药物、患有糖尿病前期的超重及肥胖中国男性（年龄24–62岁）的血清样本进行了蛋白质组分析，同时对其粪便进行了宏基因组及目标代谢组分析。所有参与者均接受了12周的HIIT训练，在训练前后采集生物样本，以评估运动对循环蛋白、肠道微生物组成及代谢物谱的影响。

结果

经过12周的HIIT训练后，这些患者的平均VO?peak提升了0.47升/分钟，个体差异范围为0到1.7升/分钟。能够产生短链脂肪酸的菌属的基线水平，包括普雷沃氏菌属（β=105.65，P<0.001，FDR=0.034）、粪球菌属（β=50.22，P=0.01，FDR=0.39）以及洪加特菌属（β=40.72，P=0.025，FDR=0.50），与VO?peak的提升呈正相关。相反，促红细胞生成素这一促红细胞生成激素的基线水平（β=-279.03，P=0.024，FDR=0.99）则与VO?peak的提升呈负相关。运动引起的生长激素1水平变化（β=63.97，P=0.04，FDR=0.99）与VO?peak的提升呈正相关，而作为血红素加氧酶-1抑制因子的BTB和CNC同源物1在运动后的变化（β=-250.82，P=0.01，FDR=0.99）则与VO?peak的提升呈负相关。在纳入临床变量后的多元线性回归分析中，瘦体重百分比（β=64.17，P=0.0005）是与VO?peak提升相关的最强影响因素。仅考虑临床因素时，该模型可解释27%的变异程度；而当纳入EPO等与运动相关的循环因子后，这一比例上升至37%（P=0.002）。

结论

我们的研究结果表明，基线的蛋白质组及宏基因组特征与VO?peak的适应性变化存在关联。这些多组学特征有望为针对糖尿病前期患者制定个性化的运动干预方案提供依据，从而帮助改善其心肺功能。