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2019年7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

对5种组织采用基于GC-MS和LC-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 C14:0、C16:0、C16:1、C17:0、C18:0、C18:1、C18:2、C18:3、C20:4、C20:5、C22:5 和 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。

对 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 在T2D组中显著降低。肌肉中的各种 LPC 和 FFA 显著降低，肌肉中的特定 LPC 可能是 T2D 的早期预测因子。

在 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。