摘要：糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一种由多种基因遗传与环境因素综合导 致的一组异质性和进行性的代谢紊乱性疾病，是由于体内胰岛素绝对或者相对 不足所引起的。

糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一种由多种基因遗传与环境因素综合导 致的一组异质性和进行性的代谢紊乱性疾病，是由于体内胰岛素绝对或者相对 不足所引起的。

常表现为机体血中葡萄糖水平长期偏高，它是继心脑血管疾病、肿瘤之后，严重威胁人类健康的第三大慢性病。

随着社会经济的发展、生 活方式的改变，DM的患病率不断上升，基于本病的发病 趋势预计到2030年，糖尿病患者会达到6.43亿、到2045年，糖尿病患者会达 到7.83亿。

2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）是糖尿病主要的流行形式， 占据糖尿病患病类型的90％。

它表现为慢性高血糖引起的胰岛素分泌缺陷， 逐步发展的胰岛素抵抗和和胰岛β细胞功能缺陷（胰岛素分泌不足）。

机体 细胞、组织和器官长期处于高血糖状态，非酶糖化或糖基化终末产物的形成速 率增加，导致氧化应激和全身炎症的增强，从而导致胰岛β细胞不可逆的功能 丧失。

外周胰岛素靶向组织时，大血管与微血管会发生病变，进而引发多种糖尿病并发症，如心肌病、肾病、视网膜病、神经病变和动脉粥样硬化等。

糖尿病前期即糖调节受损（impaired glucose regulation, IGR），主要包括空 腹血糖受损（impaired fasting glucose, IFG）和糖耐量受损（impaired glucose tolerance, IGT）。

大量研究表明，糖尿病发展经过糖尿病前期阶段，然后到糖尿 病期，糖尿病前期也是唯一有可能恢复至正常的阶段，这样尽早发现空腹血糖 受损和糖耐量受损，为及时采取相应的措施，提供科学依据。

代谢组学是对某一生物或细胞小分子代谢产物进行分析的一门新学科，以 组群指标分析为基础，辅助高通量检测和数据处理手段，以信息建模与系统整 合为目标的系统生物学的一部分。

代谢组学技术在生物学中的应用主要针对细 胞、组织、液体、生物体等生物系统相对分子质量小于1000的小分子代谢物的 定性和定量分析。

因此，代谢组学对发现细胞、组织和体液等代谢后终端产 物进行研究，能够有效的反映出疾病、营养状态以及其他生理性、病理性刺激 对生物体的综合影响，是发现疾病相关生物标志物的有效方法。

代谢组学作为继基因组学、蛋白质组学之后迅速崛起的组学技术，可同时对体液中的众多代谢物予以分析。

与其他组学技术相比，代谢组学更加准确快 速、具有更高的分辨率、灵敏度以及更少样本量的优势，也更加可靠，代谢组 学正在迅速成为一个新的诊断和发现预后生物标志物的重要工具。

代谢组学常用检测方法包括核磁共振(NMR)、气相色谱-质谱联用(GC-MS) 或液相色谱-质谱联用(LC-MS)技术。

核磁共振检测技术原理是利用原子核在外 磁场的作用下，吸收射频辐射产生能级跃迁，是最早应用到代谢组学研究的技 术手段。

其优势在于样本无需前处理，确保样品无损无偏检测，缺点是分辨率 与灵敏度低，不适用高通量低浓度样品的检测。

质谱技术是将物质离子化，按离子的质荷比大小顺序排列成图谱，并对各 种物质进行的定性或定量分析，随着质谱及其相关技术的发展，GC-MS和LC MS是常用的质谱联用技术。

其中GC-MS具有较高的检测灵敏度和分辨率，适 合分析小分子、易挥发、热稳定、可气化的化合物检测。

不足之处是只能检测离子化的代谢物，需要进行复杂衍生化前处理才能检 测分子量大以及挥发性差的化合物，检测不具有普适性。

而LC-MS具有灵敏 度高、检测范围宽的特点，可分析相对分子质量高（包括蛋白、多肽、多聚物 等）的化合物以及热稳定性差、挥发性差的化合物，但同样无法测量不形成分 子离子的有机化合物（即碳氢化合物）。

该方法对于样本前处理有较高要 求，样本对数据分析的误差影响大，LC-MS更适合于生物样品中复杂代谢物 中潜在标志物的检测和鉴定。

2型糖尿病的早期发现在目前的临床实践中仍然是一个挑战，包括FPG、 OGTT和HbA1c在内的生物标志物是鉴别T2DM患者糖代谢异常和糖管理不良 的金标准。

然而，在出现高血糖症状之前，T2DM的潜伏期较长，且无症状 ，目前的筛查方法利用代谢综合征、家族史等多种危险因素对T2DM进行 早期评估，敏感性和特异性均较低。

此外，T2DM是一种长期进展的慢性疾 病，早期发现T2DM可能需要立即采取干预措施，如饮食控制、减肥、降糖药 物和中医治疗等，得以有效控制疾病。

为了在高危人群中早期发现 T2DM，本研究采用了一种基于组学的方法，将全球代谢组学分析和生物信息 学分析相结合，以识别血液中潜在的糖尿病前期生物标志物。

通过对T2DM和 T2DM前期队列进行研究，发现了22种糖尿病前期显著改变的代谢物。

基于这 些代谢产物的多变量分析显示，早期进展型T2DM患者存在显著的代谢紊乱， 这对糖尿病前期和非糖尿病患者具有鉴别意义。

因此，对代谢组的纵向测量可 能为评估在相关临床体征和症状出现之前糖尿病发病提供了机会。

靶向代谢组学分析显示支链氨基酸（BCAA）缬氨酸和亮氨酸/异亮氨酸， 芳香氨基酸（AAA）苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸是T2DM的生物标志物。

BCAA和AAA的血浆浓度升高在T2DM诊断前可长达10年循环，因此人们对 它们作为胰岛素抵抗和T2DM生物标志物的作用感兴趣。

近期研究显示，各类酰基肉碱的浓度与胰岛素抵抗、T2DM相关，不完全脂肪酸氧化会使酰基肉碱浓度升高。

此外，本研究还发现了一些新的标志物， 包括3-MGA、半乳糖醇、鸟氨酸、焦谷氨酸、Dotria/Tritriacontanoic acid(32:0/33:0)丁酯等与T2DM的关系尚不清楚。

对其病理意义的进一步研究可 能揭示新的分子机制，为更全面地了解T2DM的病理生理学和更有效的治疗 T2DM的新药物的开发提供指导。

目前对2型糖尿病(T2DM)的研究诊断主要集中在血液样本，以空腹血糖、 糖化血红蛋白、OGTT等参数为指标。

其中口服葡萄糖耐量 (OGTT)是临床诊断 T2DM的金标准，一般患者达到诊断标准时，病情往往已发展多年，无法逆转并伴有并发症，因此确定糖尿病的相关生物标志物具有重要意义。

目前代谢组学在2型糖尿病的临床研究通常利用患 者人群与正常人群进行比对试验。

通过检测手段挖掘2型糖尿病发病过程的小 分子物质的代谢异常情况，进而筛选出潜在生物标志物实现对2型糖尿病发展 的监测及早期的诊断。

糖尿病的临床诊断和治疗效果评价的重点是代谢物的筛选。有学者对糖尿 病的氨基酸代谢谱展开研究发现，精氨酸、瓜氨酸、苏氨酸、天冬氨酸、亮氨 酸、色氨酸、天冬酰胺等7种氨基酸与该疾病相关。

可作为监测血糖值波动的 生物标志物组，对于糖尿病的临床早期诊断及深入科研研究具有重要价值。

大量研究证明脂肪酸，三羧酸循环中间体，碳水 化合物，氨基酸，胆碱和胆汁酸等代谢标志物与糖尿病有关，可以作为判断2 型糖尿病的生物标志物。

2型糖尿病由胰岛素抵抗伴分泌缺陷或敏感性降低引发，其主要特征为糖、脂代谢紊乱，致使机体血液葡萄糖水平持续走高。

长期处于高血糖状态，会对眼、肾、肝、神经、心脏等诸多器官造成损害，此病症发病率高，并发症繁多，危害颇为严重。

2型糖尿病的发病机制太过复 杂，目前尚不能完全了解，2型糖尿病涉及糖类、脂类和氨基酸等多条代谢途 径异常。

分析大鼠血清、尿液以及肝 脏提取物发现甘油三酯、脂肪酸和乙酰乙酸可作为糖尿病诊断的潜在标志物。

并进一步阐述糖尿病的发病机制，糖尿病患者葡萄糖利用有限，主要依赖脂 质、游离脂肪酸和酮体，因此甘油三酯、脂肪酸和乙酸乙酯的水平升高。

黄嘌呤酸与2型糖尿病、糖尿病前期和GDM的发生有关，高血糖 加速嘌呤核苷酸的合成，进而刺激核苷酸分解。

增加核苷酸降解产物超氧化物 分子和尿酸的浓度，因此导致疾病的发展或病情的进一步恶化。

来源：Mr刘聊健康