2型糖尿?。═ype 2 diabetes，T2D）是一種進(jìn)行性多因素疾病，目前在全球影響超過4億人的健康，預(yù)計到2045年會增加至7億人以上。因此，人們迫切需要可以深入闡釋疾病進(jìn)程，并有助于改善疾病治療預(yù)測和個性化療法的生物標(biāo)志物。迄今為止，雖然已經(jīng)發(fā)表了許多關(guān)于2型糖尿病的生物標(biāo)志物的研究，但尚未有任何研究采用多組學(xué)方法來發(fā)現(xiàn)生物標(biāo)志物，也沒有系統(tǒng)地報告不同類別的代謝物如何影響疾病進(jìn)展，而這種關(guān)聯(lián)有可能為T2D疾病進(jìn)展提供生物學(xué)見解。
基于“歐盟創(chuàng)新藥物倡議-2糖尿病風(fēng)險評估和進(jìn)展(RHAPSODY)”的合作項目，萊頓大學(xué)醫(yī)學(xué)中心等機構(gòu)的科學(xué)家們通過研究來自歐洲3個大型隊列（DCS、GoDARTS和ANDIS）共3000名糖尿病患者的樣本，識別出了能幫助開發(fā)新型糖尿病個體化療法的生物標(biāo)志物分子（含3個類別：代謝產(chǎn)物、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)）。相關(guān)成果發(fā)表于國際期刊Nature Communications：Identification of biomarkers for glycaemic deterioration in type 2 diabetes。
研究流程圖
本研究共使用7個隊列數(shù)據(jù)：
a. 3個發(fā)現(xiàn)隊列：DCS隊列，n=5500人；GoDARTS隊列，n=8000人；ANDIS隊列， n=811 人。
b. 4個外部驗證隊列：MDC-CC隊列、DESIR隊列、ACCELERATE隊列、AGES-Reykjavik隊列。
研究結(jié)果
1.代謝產(chǎn)物與糖尿病風(fēng)險增加和進(jìn)展有關(guān)
對三個發(fā)現(xiàn)隊列進(jìn)行薈萃分析，發(fā)現(xiàn)在基礎(chǔ)疾病模型（age, sex, BMI）中有5種小代謝物與糖尿病進(jìn)展顯著相關(guān)，分別是高瓜氨酸（Hcit）、氨基己二酸（AADA）、異亮氨酸（Ile）、甘膽酸（GCA）、?；悄懰幔═CA）。并且在多次測試調(diào)整后， AADA和Hcit依然與疾病進(jìn)展顯著相關(guān)（圖1）。前人研究表明，AADA是糖尿病發(fā)生的危險因素，Hcit是糖尿病患病的危險因素，這與本研究結(jié)果一致。DESIR隊列分析發(fā)現(xiàn)，Hcit是糖尿病患病的危險因素（OR=1.32，95%CI=1.05-1.66），但不是糖尿病發(fā)生的危險因素（HR=0.97，95%CI=0.73–1.30）。Ile是一種支鏈氨基酸 （BCAA），是胰島素抵抗和 2 型糖尿病風(fēng)險增加的公認(rèn)危險因素，本研究也證實了Ile與糖尿病發(fā)生和患病有關(guān)。值得注意的是，本研究使用孟德爾隨機化分析了2型糖尿病生物標(biāo)志物的因果關(guān)系。結(jié)果并未發(fā)現(xiàn)與糖尿病發(fā)病有顯著關(guān)聯(lián)的代謝產(chǎn)物，盡管BCAAs被認(rèn)為與2型糖尿病的病因有因果關(guān)系。
圖1 與糖尿病發(fā)生和進(jìn)展相關(guān)的代謝產(chǎn)物
a.3個發(fā)現(xiàn)隊列和其中2個隊列的復(fù)制集以及各自薈萃分析的時間-胰島素模型風(fēng)險分析。數(shù)據(jù)以95%置信區(qū)間的危險比表示。DCS隊列n=1267人, GoDARTS發(fā)現(xiàn)隊列n=897人，GoDARTS驗證隊列n=699人，ANDIS發(fā)現(xiàn)隊列n=811人, ANDIS 驗證隊列n=1969 人。
b.基于COX比例風(fēng)險模型研究MDC隊列發(fā)生糖尿病的危險。數(shù)據(jù)以95%置信區(qū)間的危險比表示，n=3423人。
c.基于logistic回歸模型研究DESIR隊列中糖尿病發(fā)病率和流行率的比值比。
2.血漿甘油三酯水平是糖尿病進(jìn)展和發(fā)病的標(biāo)志物
經(jīng)過嚴(yán)格質(zhì)量控制及篩選，本研究確定162種脂質(zhì)進(jìn)行研究。發(fā)現(xiàn)有9種脂質(zhì)的水平在基礎(chǔ)模型中達(dá)到顯著水平，其中八種甘油三酯是早期胰島素需求的危險因素，也是糖尿病發(fā)病的危險因素（圖2，MDC隊列），SM42:2;2是唯一與胰島素進(jìn)展風(fēng)險降低相關(guān)的脂質(zhì)，但在外部驗證數(shù)據(jù)中與糖尿病發(fā)病風(fēng)險增加相關(guān)(HR=1.1695% CI=1.06-1.27）。因果關(guān)系分析發(fā)現(xiàn)，磷脂酰乙胺PE18:0;0-18:2;0支持與2型糖尿病的因果關(guān)系。
圖2 與糖尿病的發(fā)生和進(jìn)展有關(guān)的脂質(zhì)
3.血漿蛋白水平與糖尿病進(jìn)展、糖尿病發(fā)病率和患病率相關(guān)
在基礎(chǔ)模型中，發(fā)現(xiàn)所研究的1195個血漿蛋白中的98個的水平與胰島素的使用時間有關(guān)。MIC-1/GDF15（GDF15）是與疾病進(jìn)展最相關(guān)的蛋白質(zhì)（HR=1.34，95%CI=1.01–1.79），并在ACCELERATE復(fù)制隊列得到了驗證（HR=1.22，95%CI=1.04–1.42）。
Nogo受體是與疾病進(jìn)展第二相關(guān)的蛋白質(zhì)（NogoR，HR=1.33，95%CI=0.78-2.27，圖3）。在ANDIS隊列中，NogoR的相關(guān)性也得到了驗證（HR=1.20，95%CI=1.07–1.34，圖3）。此外，NogoR也是糖尿病發(fā)生和糖尿病患病的危險因素（AGES-Reykjavik隊列）。為了了解NogoR增加對葡萄糖代謝的潛在影響，研究對模型鼠進(jìn)行標(biāo)志物注射實驗，發(fā)現(xiàn)NogoR可改善高脂肪高蔗糖喂養(yǎng)小鼠的葡萄糖耐量。相反，當(dāng)長期注入嚴(yán)重高血糖db/db小鼠模型中時，NogoR傾向于降低胰島素敏感性并進(jìn)一步增加空腹血糖（圖4）。因此，NogoR葡萄糖代謝在整個動物中的作用是復(fù)雜的，并且取決于疾病狀態(tài)。
圖3 血漿或血清中與胰島素需求時間相關(guān)的蛋白質(zhì)
圖4 NogoR增強HFD小鼠的葡萄糖清除率和胰島素敏感性
此外，研究對六種已鑒定的與糖尿病進(jìn)展相關(guān)的蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物進(jìn)行孟德爾隨機化分析，發(fā)現(xiàn)了三種蛋白質(zhì)標(biāo)志物（GDF15、IL-18Ra、FAS）與T2D存在因果關(guān)系。其中GDF15與糖尿病進(jìn)展的因果關(guān)系前人已有報道，同時也為IL-18Ra、FAS與糖尿病的可能因果關(guān)系提供了理論支持。
小結(jié)
本研究在三個患者隊列中進(jìn)行了一項大型多組學(xué)研究，以發(fā)現(xiàn)糖尿病進(jìn)展相關(guān)的脂質(zhì)、代謝物和蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物。研究的許多發(fā)現(xiàn)在獨立的糖尿病進(jìn)展隊列中得到了復(fù)制，或?qū)μ悄虿“l(fā)生和糖尿病患病進(jìn)行了驗證。特別是研究鑒定了與加速血糖惡化相關(guān)的9種脂質(zhì)，3種代謝物和11種蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物，并在臨床前模型中提供生物學(xué)數(shù)據(jù)，證明NogoR的可能作用機制。引人注目的是，蛋白質(zhì)和脂質(zhì)數(shù)據(jù)的測量表明，糖尿病發(fā)病率和患病率的驅(qū)動因素可能與進(jìn)展的驅(qū)動因素相似。因此，這種綜合的、多學(xué)科的方法確定了具有潛在預(yù)后價值的生物標(biāo)志物，為可能的疾病機制提供了證據(jù)，并確定了減緩糖尿病進(jìn)展的潛在治療途徑。
參考文獻(xiàn)
Roderick C. Slieker，Louise A. Donnelly，Elina Akalestou, et al. Identification of biomarkers for glycaemic deterioration in type 2 diabetes, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-38148-7
