「新发现」SCI TOTAL ENVIRON |藏族人群不同肥胖表型的代谢产物特征及其与膳食和代谢疾病间的关系
发布时间：2024-11-26
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肥胖是一种全球性的公共卫生问题，BMI作为判定指标具有局限性，且高海拔藏族人群肥胖的异质性代谢表型和健康结局研究缺乏。尽管有研究表明，高海拔地区肥胖和代谢综合征患病率较低[1]，但海拔高度对肥胖异质性代谢表型的影响及其与健康结局的关联尚不明确。肥胖与脂质代谢组密切相关，利用脂质代谢BMI（mBMI）能够更好地解释心血管代谢疾病风险的隐藏信息，并提供与代谢状态及其相关健康后果相关的脂质生物学新见解。
2024年7月，青海大学、西安交通大学、复旦大学和陕西师范大学团队合作在《Science of The Total Environment》发表了题为“Metabolite profiles of distinct obesity phenotypes integrating impacts of altitude and their association with diet and metabolic disorders in Tibetans”的研究性论文[2]。青海大学彭雯教授、陕西师范大学施琳副教授、复旦大学博士后黄庆霞、青海大学硕士研究生李铁梅为共同第一作者，青海大学彭雯教授，西安交通大学王友发教授、复旦大学唐惠儒教授为共同通讯作者。这项研究基于居住在海拔高度2800米-4500米的青海省海西州格尔木市近郊藏族社区的1204名参与者[3]，首次定义高原藏族异质性肥胖表型，成功识别了不同肥胖表型的脂蛋白颗粒代谢标志物，证明mBMI在捕捉与肥胖及相关的代谢状态方面优于BMI；并证实海拔高度对脂蛋白颗粒代谢标志物与肥胖表型之间关联具有显著影响；明确了脂蛋白颗粒在藏族牧区膳食与各种代谢疾病之间的中介作用。
原文DOI:
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.174754
研究基于高原地区心血管代谢病人群队列的1204名成人，利用采集的血清样本使用NMR 光谱仪进行代谢组学检测分析[4,5]，使用代谢综合征及肥胖定义将参与者分为MHO (代谢健康肥胖，217人，18.0%）、MHNOV (代谢健康不肥胖，635人, 52.7%）、MUO (代谢不健康肥胖，236人, 19.6%）和MUNOV(代谢不健康不肥胖，116人, 9.6%）四种类型。
为评估海拔是否作为影响脂蛋白颗粒代谢物和肥胖表型之间的关键因素，团队利用多变量logistic回归模型评估每个脂蛋白颗粒代谢物与肥胖/代谢表型之间的关联，结果显示107种脂蛋白颗粒代谢物与至少一种肥胖表型相关，其中55种脂蛋白颗粒代谢物与海拔高度有交互作用；有14、40、21和14个脂蛋白颗粒代谢物分别与MUO、MHO、MUNOV和MHNOV唯一相关。研究表明脂蛋白颗粒代谢物可以用于区分代谢不健康（即MUNOV和MUO）和代谢健康（即MHNOV和MHO）的个体。
图1 肥胖相关代谢表型及其与血清脂蛋白颗粒代谢物关联的细节
(a) 脂蛋白颗粒代谢物分类构成；(b) 与各代谢表型相关的脂蛋白颗粒代谢物百分比(蓝色部分)，与海拔高度有交互作用的脂蛋白颗粒代谢物百分比(橙色部分); (c) 每种与代谢表型独特相关脂蛋白颗粒代谢物的韦恩图；(d) 使用聚类法显示4种脂蛋白颗粒代谢物表型的不同脂蛋白颗粒代谢物标志物变化模式热图；高海拔人群(x轴)和超高海拔人群(y轴) 脂蛋白颗粒代谢物与MUO (e)、MHO (f)、MUNOV (g)和MHNOV (h)的相关性。
考虑到脂蛋白颗粒代谢物在表征肥胖异质性的重要性，以及海拔对代谢物-肥胖关联的潜在影响，团队利用多变量logistic回归模型、MUVR模型、岭回归模型构建代谢谱（57个脂蛋白颗粒代谢物标志），利用这57个标志物预测了mBMI。
图2 mBMI的建模和与BMI的脂质生物学比较
(a)基于代谢表型相关的脂蛋白颗粒代谢物标志物测量的BMI和mBMI之间的相关性；(b)通过模型筛选出各脂蛋白颗粒代谢物标志物与mBMI 的回归系数；(c)各脂蛋白颗粒代谢物标记物的效应量与BMI (x轴)和mBMI (y轴)的相关性；(d)mBMI与临床特征的相关性。
BMI与2型糖尿病、糖尿病前期、高血压、高胆固醇血症和高甘油三酯血症显著相关（图3a）。在超高海拔地区，mBMI和高胆固醇血症之间存在显著关联（图3b）。通过敏感性分析显示，mBMI与临床结果相关，独立于BMI。研究证实mBMI在捕捉与肥胖共病密切相关的代谢状态方面优于BMI。
图3 BMI和mBMI与健康结局之间的相关性
团队前期研究将藏族人群膳食模式分为现代膳食模式、城镇膳食模式和牧区膳食模式，并发现这是影响肥胖及代谢疾病的重要因素[3]。本研究采用多元线性回归分析膳食模式与mBMI或脂蛋白颗粒代谢标志物之间的关联，利用“Triplot”可视化了膳食暴露、代谢组和疾病风险的多变量风险模型。具体来说，坚持牧区膳食模式与PC1负相关（以高水平的NAGs、谷氨酰胺、芳香族氨基酸、支链脂肪酸和中等低密度脂蛋白为特征）以及表现出对高胆固醇血症最大的保护作用，而现代膳食模式则存在相反的关联（图4a）。 研究发现脂蛋白颗粒代谢物标志物，如LDL 3-（FC/LP）、LDL 4- (FC/LP)、LDL 6- (PL/LP)与牧区膳食模式呈正相关，而与mBMI和其余疾病呈负相关。研究结果还强调mBMI可介导牧区膳食模式与糖尿病前期、高血压和高甘油三酯血症的患病率之间的关联（图4b-d）。
图4 mBMI、膳食暴露与肥胖相关的健康结果之间的联系
(a) 基于PCA的三联图显示了mBMI和用于生成mBMI的血清脂蛋白颗粒代谢物标志，预先定义的膳食模式及其食物成分、代谢表型和多重肥胖相关结局之间的相互关联；(b-d) mBMI在牧区膳食与糖尿病前期、高血压、和高甘油三酯血症的中介作用。
综上所述，这项研究探索了海拔和牧区膳食对藏族肥胖及其相关代谢健康的影响，预测了mBMI作为判定肥胖及代谢健康的潜力，证实了脂蛋白颗粒代谢物在牧区膳食与降低糖尿病前期、高血压和高甘油三酯血症发病率之间的中介作用，为后续通过膳食模式转变和靶向代谢组进行潜在的预防/干预/治疗奠定了基础。
团队未来将继续开展相关研究，进一步探索高海拔暴露和牧区膳食对藏族肥胖及其相关代谢健康的保护作用机制；进一步验证mBMI及其相关脂蛋白颗粒代谢标志物作为监测指标/干预靶点来改善代谢健康的潜力。
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W. Peng, L. Shi, Q. Huang, et al., Metabolite profiles of distinct obesity phenotypes integrating impacts of altitude and their association with diet and metabolic disorders in Tibetans, Science of the Total Environment (2024), https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.174754
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