英国生物银行24,638名糖尿病前期人群的代谢组学聚类分出三个亚型,其2型糖尿病、心血管病和慢性肾病风险依次升高
核心概要
研究对英国生物银行24,638名糖尿病前期参与者,用LASSO与弹性网络从核磁共振代谢组学标志物中筛出16项指标,再以k均值聚类在训练集(12,322人)中分出低、中、高代谢风险三个亚型,并在验证集(12,316人)中验证其2型糖尿病、心血管病和慢性肾病风险依次升高,同时发现饮食质量与结局的关联在不同亚型间存在差异,并以孟德尔随机化提示若干代谢标志物与结局可能存在因果联系。
深度剖析
研究在糖尿病前期人群中识别出三个代谢上可区分的亚型:低代谢风险组(3,891人,31.59%)、中代谢风险组(5,598人,45.45%)和高代谢风险组(2,827人,22.96%)。 以往对糖尿病前期异质性的划分多基于临床特征,本文改用循环代谢物做数据驱动聚类,把分层建立在脂蛋白、脂肪酸、氨基酸和炎症标志物等生物学通路上。 聚类基于训练集12,322人,用肘部法则确定k=3,bootstrap 100次重抽样得到的平均Jaccard指数大于0.9,验证集12,316人被分配到预设聚类中心。
三个亚型的2型糖尿病、心血管病和慢性肾病风险随代谢风险等级依次升高。 这为“糖尿病前期并非单一同质状态”提供了代谢层面的量化证据,并显示风险差异在校正年龄、性别、BMI、HbA1c、家族史等变量后仍然存在。 中位随访13.5年,验证集中发生2型糖尿病1,852例、心血管病1,767例、慢性肾病683例;以低风险组为参照,校正后2型糖尿病风险比为中风险组1.41(95% CI 1.22–1.63)、高风险组2.24(95% CI 1.93–2.60),心血管病为1.14(1.01–1.30)和1.27(1.10–1.46),慢性肾病为1.52(1.23–1.88)和1.82(1.44–2.30)。
饮食质量与结局的关联在不同代谢亚型间存在差异,中风险组内更健康的饮食模式与更低的2型糖尿病、心血管病、慢性肾病和肾衰竭风险相关。 此前尚不清楚饮食效应是否因糖尿病前期的代谢亚型而异,本文把饮食评分与聚类的联合分析纳入同一框架。 饮食以10项食物频率问卷评分衡量,健康饮食定义为高于中位数4分;联合分析在验证集中进行,结果以风险比形式呈现于图4。
孟德尔随机化提示若干核磁共振代谢标志物与心血管-肾脏-代谢结局可能存在因果联系。 在观察性聚类关联之外,研究借助遗传工具变量为部分标志物补充了病因学方向的证据。 两样本孟德尔随机化以英国生物银行115,078人的GWAS数据构建工具变量、以FinnGen作为结局数据;大HDL胆固醇酯与2型糖尿病呈负相关(IVW OR 0.898,95% CI 0.853–0.946),中HDL胆固醇酯与心血管病呈负相关(IVW OR 0.937,0.899–0.976),肌酐与慢性肾病相关(IVW OR 1.613,1.388–1.875),加权中位数与加权众数方法结果方向一致。
启示与展望
该结果面向糖尿病前期人群的风险分层与精准预防研究:在具备核磁共振代谢组学数据的队列中,16项代谢标志物可用于把个体划入低、中、高代谢风险组,并据此讨论更密集或更有针对性的生活方式与营养干预。研究提示中风险组与高风险组可能从积极的饮食干预中获益更多,并给出了方向性建议,例如中风险组偏向富含不饱和脂肪、可溶性纤维和全谷物的降胆固醇饮食模式,高风险组偏向低血糖负荷、降甘油三酯和抗炎的饮食模式。孟德尔随机化部分则为大HDL胆固醇酯、中HDL胆固醇酯和肌酐等标志物提供了遗传学层面的病因线索,可供后续机制与干预研究参考。
读者仍需留意几点:研究人群主要来自欧洲血统,向其他人群外推需谨慎;所测代谢物数量有限,部分标志物缺乏疾病特异性;聚类与结局关联属观察性设计,孟德尔随机化虽提供因果线索但仍依赖工具变量假设。此外,饮食-亚型交互的具体效应量、各亚型在临床实践中如何落地为可操作的分层工具,以及这些代谢亚型能否被干预改变并带来结局改善,均属尚待回答的问题。本文为全文阅读,但补充材料中的部分表格与图(如补充表4、补充图1与2)未包含在正文中,相关细节需查阅原文补充文件。
