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隨著人們?nèi)招略庐惖纳顥l件的提高，飲食環(huán)境的大大改善，此時(shí)身體也在像我們發(fā)出預(yù)警，需要隨時(shí)關(guān)注，大魚大肉過多需忌口，不可長期久坐需運(yùn)動(dòng)、各種指標(biāo)的變化等都需注意了。
糖尿病的發(fā)生也是多方因素引起，遺傳以及環(huán)境因素等。遺傳基本都來自家族發(fā)病史，明顯存在I型和II型糖尿病的遺傳異質(zhì)性。而環(huán)境條件導(dǎo)致的進(jìn)食過多，體力活動(dòng)減少導(dǎo)致的肥胖是II型糖尿病最主要的環(huán)境因素，使具有II型糖尿病遺傳易感性的個(gè)體容易發(fā)病。I型糖尿病患者存在免疫系統(tǒng)異常等。
來自SCI收錄子刊 Circulation Research，IF=14.467
隨著世界范圍內(nèi)II型糖尿病(T2D)負(fù)擔(dān)的持續(xù)增加及其并發(fā)癥(包括心血管疾病)的增加，我們有必要了解導(dǎo)致糖尿病的代謝紊亂。新型代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)，在高通量技術(shù)的最新進(jìn)展的推動(dòng)下，使我們對(duì)T2D的循環(huán)生物標(biāo)志物有了前所未有的洞察力，這些標(biāo)記物可能是糖尿病篩查、診斷和預(yù)后的有效工具。
02
尋找新的生物標(biāo)志物
生物標(biāo)記物可以成為疾病管理的有力工具。對(duì)于T2D，血糖(在禁食或葡萄糖耐量試驗(yàn)后測量)和血紅蛋白A1c(HbA1c)可作為診斷和篩查生物標(biāo)志物，在懷疑存在糖尿病時(shí)或在其他健康和無癥狀的個(gè)人中確認(rèn)存在。生物標(biāo)記物還可以提供對(duì)疾病預(yù)后的洞察力，藥效學(xué)或反應(yīng)生物標(biāo)記物也有助于識(shí)別對(duì)藥物治療有生物反應(yīng)的個(gè)體，而不是對(duì)藥物治療沒有生物反應(yīng)的個(gè)體。鑒于可以預(yù)防這些并發(fā)癥的新的T2D藥物的可用性，識(shí)別特定T2D并發(fā)癥(如ASCVD或腎臟疾病)風(fēng)險(xiǎn)增加的預(yù)后生物標(biāo)志物同樣重要。
03
代謝產(chǎn)物和蛋白作為生物標(biāo)志物的研究
代謝組學(xué)的目的是測量細(xì)胞、組織、器官和生物系統(tǒng)中的代謝物濃度，以便系統(tǒng)地研究參與代謝的化學(xué)過程。同樣，蛋白質(zhì)組學(xué)的目標(biāo)是量化和表征所有參與生物體生物過程的蛋白質(zhì)。
代謝物和蛋白質(zhì)作為代謝性疾病的生物標(biāo)志物特別有吸引力，經(jīng)常參與疾病途徑，導(dǎo)致其濃度不足或積累，從而表明疾病的存在。代謝物生物標(biāo)志物具有足夠的臨床使用敏感性和特異性，此外，代謝組學(xué)現(xiàn)在已經(jīng)與外顯子組測序結(jié)合使用，以識(shí)別新陳代謝先天錯(cuò)誤的新形式，并將基因突變與它們擾亂的代謝途徑聯(lián)系起來。由于T2D是一種多基因代謝性疾病，與行為和環(huán)境因素有顯著的關(guān)系，因此非常適合于代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的研究。在一項(xiàng)包括近100萬歐洲體面人的研究中，發(fā)現(xiàn)的300多種常見基因變異只占糖尿病表型變異的16%，而80種低頻變異貢獻(xiàn)了1%。這表明，非遺傳因素，包括決定個(gè)人飲食和體力活動(dòng)的行為，環(huán)境暴露，以及潛在的人類微生物群，在疾病發(fā)展中也起著重要作用。代謝物和蛋白質(zhì)濃度是基因轉(zhuǎn)錄的下游產(chǎn)物。
一、代謝組學(xué)分析
核磁共振(NMR)光譜和質(zhì)譜(MS)-通常與氣相色譜(GC-MS)或液相色譜(LCMS)耦合-是最常用的分析技術(shù)。
核磁共振用于同時(shí)檢測不同體液中的幾種代謝物已經(jīng)有幾十年的歷史了。它利用原子核暴露在強(qiáng)磁場中時(shí)的可預(yù)測行為(如代謝組學(xué)中最常用的1H)，基于鄰近原子和電磁輻射暴露的頻率來識(shí)別分子化合物結(jié)構(gòu)。也是一種非破壞性的分析方法，可以在體內(nèi)識(shí)別化合物。
質(zhì)譜利用色譜分離、分析物電離和按質(zhì)量進(jìn)行離子分離，以高分辨率和高靈敏度對(duì)生物樣品中的化合物進(jìn)行定量和鑒定。采用GC，分析物被蒸發(fā)成流動(dòng)氣相并通過液層，非常適合非極性、低分子量、易揮發(fā)的分析物。采用LC，分析物被溶解在液體流動(dòng)相中，并通過一個(gè)充滿珠子的柱子，珠子上涂有不同的化合物，作為固定相。LC更適合極性、高分子量、熱不穩(wěn)定的化合物，各種液相色譜柱便于分離大范圍的代謝物。為了測量質(zhì)譜中的分析物，它們必須被電離。電噴霧電離(ESI)是最常用的方法，它利用高度帶電的針尖在分析物溶解到液相后對(duì)其進(jìn)行加熱和電離。電離后，離子分離、測量和鑒定可以用幾種不同的分析儀來實(shí)現(xiàn)，包括飛行時(shí)間(TOF)、四極桿、離子阱質(zhì)量和Orbitrap儀器。
研究進(jìn)展
在過去的十年里，非常多的文獻(xiàn)描述了與T2D的代謝組特征。
1、氨基酸
從代謝組學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)的糖尿病和血糖性狀的最強(qiáng)關(guān)聯(lián)之一是支鏈氨基酸(BCAA)的正相關(guān)，例如亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸。在研究分析中表明，支鏈氨基酸濃度處于最高四分位數(shù)的個(gè)人12年后患 II 型糖尿病的幾率是那些處于最低四分位數(shù)的人的2至3.5倍。大量研究數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)指出支鏈氨基酸升高是肥胖和胰島素抵抗的下游效應(yīng)，但暫時(shí)領(lǐng)先于臨床糖尿病的發(fā)展，表明它們可能在某種程度上是疾病發(fā)展的媒介。谷氨酸和谷氨酰胺--氮和碳循環(huán)的中心并與支鏈氨基酸代謝相關(guān)的2種氨基酸--在幾個(gè)隊(duì)列中也與糖尿病的發(fā)生有關(guān)。
谷氨酸是由檸檬酸循環(huán)產(chǎn)物α-酮格魯酸合成的，是產(chǎn)生抗氧化劑谷胱甘肽的中間產(chǎn)物，一直被發(fā)現(xiàn)與糖尿病呈正相關(guān)。谷氨酰胺--谷氨酸84的一種轉(zhuǎn)氨產(chǎn)物--已被發(fā)現(xiàn)與糖尿病的發(fā)生以及谷氨酰胺/谷氨酸的比值呈負(fù)相關(guān)。甘氨酸-一種由絲氨酸合成的氨基酸-也一直被發(fā)現(xiàn)與T2D的發(fā)展和糖耐量受損呈負(fù)相關(guān)。這些代謝物在糖尿病發(fā)展中的潛在作用尚不清楚；然而，每種代謝產(chǎn)物在幾種細(xì)胞代謝途徑中都有核心作用。
2、有機(jī)酸
α-羥丁酸是氨基酸分解代謝的產(chǎn)物，來源于谷胱甘肽生產(chǎn)途徑的參與者α-酮丁酸鹽-與糖尿病發(fā)病呈正相關(guān)。在一組沒有糖尿病的個(gè)體中，α-羥丁酸水平也被發(fā)現(xiàn)與胰島素敏感性呈負(fù)相關(guān)。乙酰乙酸酯-一種在低糖時(shí)由脂肪酸(FA)作為能量來源合成的酮體-在一組芬蘭男性和一項(xiàng)較小的巴伐利亞研究中也與糖尿病風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)。
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