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文獻(xiàn)分享丨Sci Rep多組織代謝特征與T2D
2 型糖尿病（Type 2 Diabetes, T2D）是一種復(fù)雜的代謝疾病，通常由多個組織中的胰島素抵抗引起。瑞典烏普薩拉大學(xué)Claes Wadelius團(tuán)隊于2019年7月在Scientific Reports期刊上發(fā)表題為“Intra- and inter-individual metabolic profiling highlights carnitine and lysophosphatidylcholine pathways as key molecular defects in type 2 diabetes”的研究論文。通過非靶代謝組學(xué)檢測技術(shù)，分析43個供體的五個關(guān)鍵代謝組織（血清、內(nèi)臟脂肪組織、肝臟、胰島和骨骼�。l(fā)現(xiàn) 92 種代謝物在非糖尿病患者和 T2D 受試者之間存在顯著差異，這一分析可以增加 T2D 發(fā)展過程中多器官之間代謝相互作用的理解。原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41598-019-45906-5。
研究思路
對5種組織采用基于GC-MS和LC-MS的代謝組學(xué)非靶檢測，分析疾病組與對照組差異代謝物/組織間關(guān)聯(lián)。
研究樣本
43 名器官捐贈者分為健康、糖尿病前期和 T2D 三組，5個代謝組織：VAT（內(nèi)臟脂肪組織）、肝臟、胰島、骨骼肌和血清，選自 EXODIAB 生物庫的大量多器官供體。 這些供體的BMI、年齡和性別沒有統(tǒng)計學(xué)差異。
結(jié)果與討論
我們觀察到 T2D 患者肝臟中短鏈和中鏈肉堿顯著增加，胰島和血清中也有類似的趨勢。相反，在肌肉中觀察到肉堿減少的趨勢，特別是非常短鏈的肉堿在 T2D 中顯著減少。
還發(fā)現(xiàn)血清和肌肉中的 溶血磷脂酰膽堿（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的減少程度大于血漿。
此外，還發(fā)現(xiàn)膽汁酸和氨基酸的組織表達(dá)差異性。
對 T2D 和糖尿病前期的分析顯示，45%的顯著改變的代謝物屬于脂質(zhì)和類脂質(zhì)分子，但在比較對照組和糖尿病前期時結(jié)論并不一致。肝臟在 T2D 進(jìn)展中顯示出顯著的肉堿、游離脂肪酸和各種氨基酸的強烈富集。血清中六種 LPC 在T2D組中顯著降低。肌肉中的各種 LPC 和 FFA 顯著降低，肌肉中的特定 LPC 可能是 T2D 的早期預(yù)測因子。
在 T2D 樣本中發(fā)生變化的代謝物是脂質(zhì)和類脂分子，LPC 和肉堿高度富集，在血清、肌肉和肝臟中模式相同。當(dāng)比較 T2D 和對照受試者時，我們觀察到肌肉和血漿中 LPC 系統(tǒng)性降低，但肝臟中沒有，這可能是糖尿病的一個強有力的指標(biāo)。對照組與糖尿病前期、糖尿病前期與 T2D 的成對比較顯示肌肉中 LPC 的下降趨勢。具體來說，糖尿病前期肌肉中的 LPC 顯著減少，雖然我們觀察到 T2D 進(jìn)一步減少，但它沒有超過統(tǒng)計學(xué)意義的閾值。
內(nèi)源性肉堿主要位于骨骼肌中。肉堿和酰基肉堿也存在于胃腸道、肝臟和腎臟中。代謝變化會影響各種組織中的肉堿庫，但組織之間的體內(nèi)平衡可能會有所不同，例如，肝臟中肉堿含量的變化會迅速出現(xiàn)在血漿中，而骨骼肌含量的變化可能不容易檢測到。
迄今為止，關(guān)于肉堿、胰島素抵抗和 T2D相關(guān)性的代謝研究大多都依賴于尿液、血清和血漿的分析。在這里，我們擴(kuò)展了對其他相關(guān)組織（如肝臟、肌肉、增值稅和胰島）中 T2D 中肉堿庫的分析。長鏈和中鏈酰基肉堿水平的變化，包括十八烯�；鈮A（C18:1）、十四碳烯�；鈮A（C14:1）、十四碳二烯�；鈮A（C14:2）和短鏈�；鈮A，例如丙二酰-肉堿/羥基丁酰肉堿（C3DC + C4OH），在 T2D 和糖尿病前期狀態(tài)中均有報道。
