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Nature Medicine:不同的疾病,共同的代谢通路

许多老年人同时患有几种不同的疾病,这种状况被称为多病共存(multimorbidity)。他们的生活质量受到严重影响,而且他们接受不同医生的治疗,多重用药问题尤为突出。以往的研究表明,某些疾病往往同时发生,但其原因仍不清楚。

近日,英国剑桥大学Claudia Langenberg博士领导的研究团队分析了EPIC-Norfolk前瞻性列队研究中11,000多名参与者的数据,发现许多看似不相关的疾病有着共同的风险因素。他们已经确定,一些代谢过程不仅与一种疾病相关,而且与多达14种疾病同时相关。

Langenberg解释说:“我们想知道血液中是否有某些标志物,可以同时预测几种疾病的风险。”为了实现这一点,研究人员首先检测了参与者血液样本中数百种不同分子的浓度。然后,他们分析了单个代谢物的浓度是否与27种严重疾病的发病相关。

代谢物不仅包括已知的代谢产物,比如糖、脂肪和维生素等,还包括其浓度取决于遗传或环境因素的物质。研究人员采用了非靶向代谢组学分析方法(untargeted plasma metabolomics profiling),检测了药物降解产物或肠道细菌的存在。

这些血液样本是在20多年前从参与者身上采集的,从那时起一直保存在零下196度。那时,人们大多是健康的。之后,医院的电子数据系统详细记录了这些参与者20多年来患上的疾病。Langenberg表示:“这使得我们能够探索血液中数百种分子的浓度如何与一种或多种疾病的发展相关联。”

研究人员发现,血液中许多与疾病相关的代谢物的浓度可以用肝肾功能受损、肥胖或慢性炎症来解释。但他们发现,某些生活方式因素或肠道细菌的多样性减少也会影响代谢物的血液水平,从而为疾病的发展提供线索。

结果表明,在所有检测到的分子中,有一半与至少一种疾病风险的增加或减少有关。其中,大多数分子与多种完全不同的疾病有关,指出了增加多病共存风险的代谢途径。

第一作者Maik Pietzner解释说:“我们发现,N-乙酰神经氨酸(N-acetylneuraminate)浓度的增加表明至少14种疾病的风险增加。另一方面,γ-谷氨酰甘氨酸只与糖尿病的发生有关。同一分子群的其他成员同时增加了肝脏和心脏疾病的风险。”

Langenberg补充说:“总的来说,我们观察到三分之二的分子与不止一种疾病的发生有关。这与患者在其一生中往往会患上多种疾病的事实是一致的。如果我们能够成功影响这些关键因素,就有可能同时对抗多种疾病。”

为了让全世界的科学家都能以此为参考,作者开发了一个名为“omicscience.org”的应用程序。它将所有的结果以图像形式公开,以便在新的研究中使用。Langenberg补充说:“这个网站让科学家能够确定他们感兴趣的任何分子的关键影响因素,或者揭示疾病之间的全新联系。”


Pietzner, M., Stewart, I.D., Raffler, J. et al. Plasma metabolites to profile pathways in noncommunicable disease multimorbidity. Nat Med 27, 471–479 (2021). https://doi.org/10.1038/s41591-021-01266-0


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