《Experimental Physiology》：Metabolic pattern across energy imbalance: An exploratory metabolomics study of female body weight extremes including anorexia nervosa and athletes
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在神经性厌食症中，长期代谢适应于严重能量缺乏可能损害治疗效果。同样，低能量可用性对运动员构成已知风险，可能损害健康和运动表现。这项横断面研究旨在表征不同身体状态女性的血浆代谢模式，包括神经性厌食症患者、运动员以及正常体重、超重和肥胖女性。研究人员对107名18
在神经性厌食症中，长期代谢适应于严重能量缺乏可能损害治疗效果。同样，低能量可用性对运动员构成已知风险，可能损害健康和运动表现。这项横断面研究旨在表征不同身体状态女性的血浆代谢模式，包括神经性厌食症患者、运动员以及正常体重、超重和肥胖女性。研究人员对107名18–40岁女性的血浆样本进行了非靶向代谢组学分析。通过超声和生物电阻抗分析评估体脂。通过标准化评估评估营养摄入、体力活动和临床参数。60种与脂质、磷脂和氨基酸代谢相关的代谢物在组间差异显著（方差分析，错误发现率q < 0.05）。神经性厌食症患者表现出长链游离脂肪酸、中链酰基肉碱、醚磷脂和支链氨基酸降低（Cohen's d < ?0.5），同时溶血磷脂和甘油磷酸胆碱升高（d > 0.6）。运动员表现出类似但较不明显的模式，支链氨基酸水平保留，而超重和肥胖个体表现出相反模式。包括脂肪酸、酰基肉碱、支链氨基酸和磷脂在内的代谢物与体脂呈正相关（rs > 0.25，q < 0.05），而溶血磷脂和甘油磷酸胆碱呈负相关（rs < ?0.25，q < 0.05）。神经性厌食症中的代谢模式可能与能量缺乏状态下的代谢改变一致，这可能与结构性组织流失有关。运动员表现出类似变化，可能反映对潜在低能量可用性的适应性反应，而超重和肥胖的特征与能量过剩一致。这些发现强调了能量失衡状态下系统性代谢适应的关联，并突出了在易感人群中维持足够能量摄入以维持代谢和结构完整性并预防不良健康后果的重要性。
**论文解读：能量失衡状态下的代谢模式——基于女性体重极端值的探索性代谢组学研究**
**研究背景与问题**
能量平衡是维持机体代谢稳态和生理功能的核心。长期能量缺乏，如神经性厌食症（anorexia nervosa, AN）患者所经历的严重营养不良，会导致代谢适应，包括体重下降、脂肪和瘦组织的流失，以及生殖、骨骼和免疫系统功能的下调。尽管AN的治疗强调体重恢复，但持续性代谢改变可能影响疗效。同时，在运动医学领域，低能量可用性（low energy availability, LEA）导致的“运动相关相对能量缺乏症”（relative energy deficiency in sports, REDs）是运动员面临的潜在健康风险，表现为内分泌紊乱、骨密度下降和代谢调节受损。然而，目前对能量缺乏状态下代谢模式的理解仍不完整，尤其缺乏跨不同能量状态（从严重缺乏到过剩）的系统性比较。传统上，体重指数（body mass index, BMI）和体重变化用于监测营养状态，但并未充分考虑体成分（如脂肪组织分布）对代谢的关键影响。因此，本研究旨在通过整合体成分分析与非靶向代谢组学，揭示年轻女性在能量缺乏（AN）、高能量周转（运动员）和能量过剩（超重/肥胖）状态下的血浆代谢模式差异，为早期识别能量缺乏的生物标志物及优化治疗策略提供依据。
**研究内容与结论**
这项横断面研究纳入107名18–40岁女性，分为AN组（n=18）、运动员组（n=20）、正常体重组（n=27）、超重组（n=22）和肥胖组（n=20）。研究人员通过超声和生物电阻抗分析（bioelectrical impedance analysis, BIA）评估体成分，并采用24小时膳食回顾评估营养摄入。血浆样本进行非靶向代谢组学分析（超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱，UHPLC-QTOF MS）。主要发现：与正常体重相比，AN患者表现出长链游离脂肪酸（long-chain free fatty acids, LCFFAs）、中链酰基肉碱（medium-chain acylcarnitines, AC）、醚磷脂（etherphospholipids）和支链氨基酸（branched-chain amino acids, BCAAs）的相对丰度降低，而溶血磷脂（lysophospholipids, LysoPLs）和甘油磷酸胆碱（glycerophosphocholine, GPC）丰度升高。运动员呈现类似但较温和的模式，BCAA水平保留。超重和肥胖个体则呈现相反模式：脂肪酸、AC、磷脂和BCAA升高，LysoPLs和GPC降低。该研究发表于《Experimental Physiology》。
**主要关键技术方法**
1. **非靶向代谢组学**：采用UHPLC-QTOF MS对血浆进行正负离子模式分析，结合反相色谱和亲水相互作用色谱，检测并鉴定差异代谢物。
2. **体成分评估**：超声测量8个部位皮下脂肪组织（subcutaneous adipose tissue, SAT）厚度（DINCL数值），并用BIA计算总脂肪量（total body fat, TBF）。
3. **营养与生活方式评估**：通过国际体力活动问卷（IPAQ）评估活动水平，24小时膳食回顾计算能量和宏量营养素摄入。
4. **统计比较**：方差分析（ANOVA）与错误发现率（FDR）校正，Cohen's d效应量，Spearman相关分析。
**研究结果**
**3.1 研究人群**
共107名白人女性，各组体成分差异显著。AN患者BMI中位数为15.5 kg/m2，但SAT厚度存在较大变异，部分患者脂肪层接近正常体重，提示可能存在肌肉和器官质量丢失。运动员组BMI正常但体脂较低，体重正常组居中。
**3.2 代谢物组间比较**
基于8948个分子特征，经FDR校正后1340个特征显著改变，其中60个代谢物被鉴定。
- **脂肪酸和酰基肉碱**：AN组LCFFAs和两种中链AC显著低于正常体重，超重/肥胖组则升高。运动员介于AN和正常体重之间。
- **磷脂**：AN组磷脂酰胆碱（PC）和鞘脂（sphingolipids）降低，而超重/肥胖组升高。AN组醚磷脂显著降低。
- **溶血磷脂和甘油磷酸胆碱**：AN组7种溶血磷脂酰胆碱（LysoPCs）和2种溶血磷脂酰乙醇胺（LysoPEs）以及GPC显著升高，运动员类似，超重/肥胖组降低。
- **氨基酸**：AN组BCAA（亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸）降低，超重/肥胖和运动员组升高。赖氨酸在超重/肥胖组降低。
**3.3 代谢物与体脂及膳食的相关性**
多数LysoPCs和LysoPEs与体脂呈负相关，而多数FFAs、PCs和其他磷脂与体脂呈正相关。膳食纤维与三甲胺-N-氧化物（TMAO）等正相关，蛋白质摄入与赖氨酸等正相关。
**讨论与结论**
讨论部分指出，AN和运动员共同的代谢特征（LysoPLs升高、FFAs降低）可能反映细胞膜磷脂作为辅助能量来源被动员，这与能量缺乏状态下的结构组织流失或适应性代谢重塑有关。AN中BCAA降低提示持续分解代谢状态，而运动员BCAA保留则可能反映高代谢需求下的平衡机制。超重/肥胖的相反模式则与能量过剩相关。结论强调，即使在治疗中的AN患者，能量状态仍与代谢模式相关联，该模式可能提示结构性组织改变；运动员的类似模式可能为LEA的早期适应，但其临床意义需进一步纵向研究验证。研究建议在AN治疗中纳入抗阻训练以维持肌肉质量，并强调运动员充足能量摄入对预防REEs的重要性。
