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文献分享丨Sci Rep多组织代谢特征与T2D



2 型糖尿病(Type 2 Diabetes, T2D)是一种复杂的代谢疾病,通常由多个组织中的胰岛素抵抗引起。瑞典乌普萨拉大学Claes Wadelius团队于20197月在Scientific Reports期刊上发表题为“Intra- and inter-individual metabolic profiling highlights carnitine and lysophosphatidylcholine pathways as key molecular defects in type 2 diabetes”的研究论文。通过非靶代谢组学检测技术,分析43个供体的五个关键代谢组织(血清、内脏脂肪组织、肝脏、胰岛和骨骼肌),发现 92 种代谢物在非糖尿病患者和 T2D 受试者之间存在显著差异,这一分析可以增加 T2D 发展过程中多器官之间代谢相互作用的理解。原文链接:https://doi.org/10.1038/s41598-019-45906-5


研究思路

 

5种组织采用基于GC-MSLC-MS的代谢组学非靶检测,分析疾病组与对照组差异代谢物/组织间关联。

研究样本


43 名器官捐赠者分为健康、糖尿病前期和 T2D 三组,5个代谢组织:VAT(内脏脂肪组织)、肝脏、胰岛、骨骼肌和血清,选自 EXODIAB 生物库的大量多器官供体。 这些供体的BMI、年龄和性别没有统计学差异。


结果与讨论


我们观察到 T2D 患者肝脏中短链和中链肉碱显着增加,胰岛和血清中也有类似的趋势。相反,在肌肉中观察到肉碱减少的趋势,特别是非常短链的肉碱在 T2D 中显着减少。

还发现血清和肌肉中的 溶血磷脂酰胆碱(LPC 水平普遍降低,包括 C14:0C16:0C16:1C17:0C18:0C18:1C18:2C18:3C20:4C20:5C22:5 C22:6 肌肉中LPC的减少程度大于血浆。

此外,还发现胆汁酸和氨基酸的组织表达差异性。

T2D 和糖尿病前期的分析显示,45%的显著改变的代谢物属于脂质和类脂质分子,但在比较对照组和糖尿病前期时结论并不一致。肝脏在 T2D 进展中显示出显著的肉碱、游离脂肪酸和各种氨基酸的强烈富集。血清中六种 LPC T2D组中显著降低。肌肉中的各种 LPC FFA 显著降低,肌肉中的特定 LPC 可能是 T2D 的早期预测因子。

T2D 样本中发生变化的代谢物是脂质和类脂分子,LPC 和肉碱高度富集,在血清、肌肉和肝脏中模式相同。当比较 T2D 和对照受试者时,我们观察到肌肉和血浆中 LPC 系统性降低,但肝脏中没有,这可能是糖尿病的一个强有力的指标。对照组与糖尿病前期、糖尿病前期与 T2D 的成对比较显示肌肉中 LPC 的下降趋势。具体来说,糖尿病前期肌肉中的 LPC 显着减少,虽然我们观察到 T2D 进一步减少,但它没有超过统计学意义的阈值。

内源性肉碱主要位于骨骼肌中。肉碱和酰基肉碱也存在于胃肠道、肝脏和肾脏中。代谢变化会影响各种组织中的肉碱库,但组织之间的体内平衡可能会有所不同,例如,肝脏中肉碱含量的变化会迅速出现在血浆中,而骨骼肌含量的变化可能不容易检测到。

迄今为止,关于肉碱、胰岛素抵抗和 T2D相关性的代谢研究大多都依赖于尿液、血清和血浆的分析。在这里,我们扩展了对其他相关组织(如肝脏、肌肉、增值税和胰岛)中 T2D 中肉碱库的分析。长链和中链酰基肉碱水平的变化,包括十八烯酰基肉碱(C18:1)、十四碳烯酰基肉碱(C14:1)、十四碳二烯酰基肉碱(C14:2)和短链酰基肉碱,例如丙二酰-肉碱/羟基丁酰肉碱(C3DC + C4OH),在 T2D 和糖尿病前期状态中均有报道。

 

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