類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（RA）是一種慢性系統(tǒng)性免疫疾病，其核心特征是進(jìn)行性關(guān)節(jié)炎癥。該疾病顯著的臨床異質(zhì)性給早期識(shí)別、預(yù)后判斷以及個(gè)體化治療帶來了巨大困難。現(xiàn)有的臨床生物標(biāo)志物，例如類風(fēng)濕因子和抗瓜氨酸化蛋白抗體（ACPA），在預(yù)測(cè)疾病發(fā)生發(fā)展、區(qū)分患者亞群以及評(píng)估治療效果方面，其敏感性和特異性均存在局限。盡管傳統(tǒng)合成改善病情抗風(fēng)濕藥（csDMARDs）是RA治療的核心方案，仍有相當(dāng)比例的患者對(duì)其反應(yīng)不佳。雖然既往的多種組學(xué)研究已經(jīng)初步識(shí)別出一些潛在的預(yù)測(cè)分子，但由于研究設(shè)計(jì)多為靜態(tài)、樣本規(guī)模不足以及治療藥物帶來的混雜效應(yīng)，難以有效捕捉疾病復(fù)雜的動(dòng)態(tài)演變過程，因此尚無法滿足精準(zhǔn)診療RA的需求。作為一種新興技術(shù)，代謝組學(xué)通過解析生物系統(tǒng)整體的代謝變化，能夠精確反映病理狀態(tài)下的通路失調(diào)，為深入理解RA的發(fā)病機(jī)制開辟了新的路徑。

近日，四川大學(xué)華西醫(yī)院趙毅、杜丹和楊濱團(tuán)隊(duì)合作在Advanced Science上發(fā)表了題為A Longitudinal Study Reveals Metabolomic Markers for Individuals at Risk, Disease Severity, and Treatment Response in Rheumatoid Arthritis的研究論文。該研究采用基于LC-MS/MS的靶向代謝組學(xué)技術(shù)，縱向追蹤健康人群、風(fēng)險(xiǎn)個(gè)體（IAR）及未經(jīng)治療的RA患者（ACPA陽性/陰性），挖掘從臨床前期到治療階段的血漿代謝特征，發(fā)現(xiàn)代謝通路重塑與RA疾病活動(dòng)度、人口學(xué)特征及ACPA狀態(tài)顯著相關(guān)。進(jìn)一步通過csDMARDs治療隊(duì)列，揭示甲氨蝶呤聯(lián)合來氟米特（MTX+LEF）或羥氯喹（MTX+HCQ）的治療響應(yīng)性代謝通路特征，并構(gòu)建療效預(yù)測(cè)模型。該研究為RA精準(zhǔn)診療提供了新型代謝標(biāo)志物工具。

本研究共納入來自四川大學(xué)華西醫(yī)院的209例RA患者，56例IAR個(gè)體及99名健康對(duì)照，研究團(tuán)隊(duì)基于多反應(yīng)監(jiān)測(cè) (MRM) 的靶向代謝組學(xué)系統(tǒng)解析了RA發(fā)生發(fā)展過程中的特征性代謝差異。通過對(duì)238種水溶性代謝物的精準(zhǔn)定量，利用多重質(zhì)控手段最終篩選185種高質(zhì)量代謝物進(jìn)行深度解析，其中涵蓋有機(jī)酸衍生物（67種）、脂質(zhì)類分子（28種）及雜環(huán)化合物（26種）等多種核心功能代謝物類別來源代謝物。PLS-DA模型明確區(qū)分健康人群、IAR與RA患者，其中IAR代謝譜顯著偏向RA組，證實(shí)臨床前期已存在深度代謝紊亂；經(jīng)GEE模型校正混雜因素（BMI/吸煙/代謝合并癥）后，鑒定出多種RA特異性差異代謝物（vs健康組：91↑+36↓；vs IAR組：34↑+30↓），其中甲基化核心代謝物S-腺苷甲硫氨酸（SAM）在RA中顯著降低，伴隨葉酸、甜菜堿代償性升高，揭示甲基化相關(guān)表觀遺傳調(diào)控可能參與發(fā)病機(jī)制。同時(shí)，在IAR階段即出現(xiàn)氧化還原失衡，表現(xiàn)為NAD?、谷胱甘肽（GSH）及合成前體胱氨酸同步耗竭，促炎脂質(zhì)介質(zhì)花生四烯酸（AA）及其衍生物12-HETE/13-HODE顯著升高，這些代謝物的失調(diào)將有利于慢性炎癥微環(huán)境形成。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探索了RA代謝組的性別、年齡與ACPA狀態(tài)異質(zhì)性，并揭示其與疾病發(fā)展和嚴(yán)重程度的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，為RA精準(zhǔn)分型及癥狀特異性干預(yù)奠定分子基礎(chǔ)。在性別方面，發(fā)現(xiàn)20種男性RA患者特異性升高的代謝物，其中16種為RA獨(dú)有（如肌氨酸、二甲基甘氨酸），反映由性別驅(qū)動(dòng)的代謝差異可能是解釋RA異質(zhì)性的潛在機(jī)制。在年齡方面，通過廣義加性模型（GAM）識(shí)別113種線性相關(guān)代謝物（14種正相關(guān)/1種負(fù)相關(guān)）及72種非線性代謝物，其中甲基化相關(guān)代謝物（肌氨酸、葉酸）的年齡依賴性變化為RA特有。針對(duì)ACPA狀態(tài)，通過迭代GEE模型發(fā)現(xiàn)ACPA陰性RA患者中延胡索酸、磷酸烯醇丙酮酸（PEP）等4種代謝物顯著升高，這些代謝差異可能參與APCA陰性患者免疫功能紊亂過程，尤其是促進(jìn)先天免疫細(xì)胞的異?；罨４送?，本研究持續(xù)追蹤34名IAR個(gè)體5-7年，發(fā)現(xiàn)最終疾病轉(zhuǎn)化者（n=4）的血漿代謝呈現(xiàn)肌氨酸與6-甲基腺苷升高的特征，再次提示甲基化異常早于RA發(fā)病。在疾病活動(dòng)度關(guān)聯(lián)分析中，甜菜堿（甲基供體）與DAS28-CRP呈正相關(guān)，而甲羥戊酸、高香草酸等抗炎代謝物隨活動(dòng)度升高持續(xù)下降（Cluster 1&4）；值得注意的是，高活動(dòng)度組代謝差異主要關(guān)聯(lián)疼痛評(píng)分（VAS），中低活動(dòng)度則關(guān)聯(lián)關(guān)節(jié)腫脹（SJC），這為靶向代謝通路緩解特定癥狀提供依據(jù)。

此外，本研究通過整合代謝組學(xué)與臨床指標(biāo)，證實(shí)代謝物特征可有效優(yōu)化RA治療應(yīng)答預(yù)測(cè)，并闡明不同MTX聯(lián)合方案的獨(dú)特代謝重塑機(jī)制。代謝物分析顯示，兩組應(yīng)答者與非應(yīng)答者存在顯著差異代謝物：MTX+LEF組應(yīng)答者吲哚和氨基己二酸水平升高，多巴胺和高香草酸降低；MTX+HCQ組應(yīng)答者肌苷酸升高，甘膽酸和葡萄糖-1,6-二磷酸等降低。利用LASSO篩選關(guān)鍵代謝物特征，結(jié)合臨床指標(biāo)構(gòu)建Ridge回歸預(yù)測(cè)模型。MTX+LEF組納入全部9個(gè)代謝物特征時(shí)，測(cè)試集AUROC從僅用臨床指標(biāo)的0.63提升至0.83；MTX+HCQ組納入6個(gè)代謝物特征后，AUROC從0.77增至0.92。綜合判別改善指數(shù)（IDI）進(jìn)一步證實(shí)代謝物特征顯著提升模型判別能力（兩組訓(xùn)練集與測(cè)試集IDI均>0.2）。治療前后代謝組學(xué)分析揭示藥物特異性代謝調(diào)控：MTX+LEF治療后6-甲基腺苷和黃嘌呤增加，三磷酸腺苷和吲哚降低；MTX+HCQ組脯氨酸升高而三甲胺降低?；贕SVA的通路分析發(fā)現(xiàn)，MTX+LEF顯著恢復(fù)基線降低的同型半胱氨酸降解通路，但進(jìn)一步抑制煙酸/煙酰胺代謝和天冬氨酸代謝；MTX+HCQ僅顯著降低酮體代謝通路。

綜上所述，本研究采用廣譜靶向代謝組學(xué)技術(shù)，旨在系統(tǒng)研究RA疾病進(jìn)展過程中的代謝重編程。研究揭示了與疾病發(fā)病機(jī)制、活動(dòng)程度、患者年齡性別以及ACPA狀態(tài)相關(guān)的特異性代謝改變，其中甲基化循環(huán)和氧化還原失衡通路的變化尤為關(guān)鍵。進(jìn)一步地，研究整合臨床指標(biāo)與代謝組學(xué)特征，成功構(gòu)建了RA治療反應(yīng)預(yù)測(cè)模型。該模型在預(yù)測(cè)治療反應(yīng)方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)于傳統(tǒng)單一依賴臨床特征的評(píng)估體系的能力，從而為推進(jìn)RA的精準(zhǔn)治療實(shí)踐提供了一種基于代謝組學(xué)的新型決策支持工具，展現(xiàn)出良好的臨床轉(zhuǎn)化前景。

四川大學(xué)華西醫(yī)院風(fēng)濕免疫科趙毅教授、四川大學(xué)疾病分子網(wǎng)絡(luò)前沿科學(xué)中心杜丹研究員、四川大學(xué)華西醫(yī)院實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)科楊濱教授為本文的共同通訊作者，朱晨曦博士、許佳藝博士、何思雨博士、牛倩主任技師為本文的共同第一作者。

原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202504414

制版人：十一

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