血液氨基酸 (AA) 和酰基肉碱 (AC) 的浓度评估，作为新生儿筛查的关键环节，早已被广泛用于先天性疾病的识别。然而，在健康儿童群体中，关于这些代谢物的生理性血液水平及其受体重、体脂等影响的机制，仍是一个亟待深入探索的领域。近期，德国莱比锡大学的一支多学科研究团队在 Metabolites 期刊上发表了一项重要研究成果，该研究细致探讨了健康儿童和青少年血液中氨基酸和酰基肉碱代谢物与体质测量学参数及血清胰岛素样生长因子-I (IGF-I) 水平之间的复杂关联。
研究过程与结果研究团队采用液相色谱/串联质谱法，对2213名年龄在3个月至19岁之间的儿童进行了详尽分析，测定了他们血液中22种氨基酸、5种酰基肉碱及游离肉碱的浓度。为了更准确地解读性别和年龄相关的差异，研究团队巧妙地将代谢物浓度值转换为标准差分数 (SDS)。随后，通过Pearson相关性和线性回归方法，揭示了这些代谢物与身体成分及IGF-I SDS参数的紧密联系。
研究结果显示，AA和AC在连续年份间的相关性较弱，表明其纵向稳定性相对较低。图1直观展示了芳香族AA和AC在不同年龄间的年度相关性趋势，进一步印证了这一发现。
展开剩余82% 图1. 芳香族AA的连续代谢物浓度SDS随年龄变化的线性趋势 (a) his=组氨酸、phe=苯丙氨酸、trp=色氨酸、tyr=酪氨酸和AC (b) c0=游离肉碱、c2=乙酰肉碱、c3=丙酰肉碱、c16=棕榈酰肉碱、c18=硬脂酰肉碱、mma=甲基丙二酰肉碱。在代谢物与体质测量参数的关联方面，大多数AA和AC与BMI、腰臀比 (WHR)、腰围、不同部位的皮褶厚度 (sfs) 及IGF-I均呈正相关。然而，甘氨酸在女性个体中却表现出微弱的负相关，特别是对二头肌、三头肌、髂嵴及肩胛下的皮褶厚度，以及腰围和BMI的影响尤为显著。相比之下，在男性中，甘氨酸仅与肩胛下皮褶厚度存在微弱的负相关。此外，代谢物浓度与体脂分布参数的关联分析显示，与腰围相比，腰臀比的相关性普遍较弱。这些有趣的发现如图2所示。
图2. 通过热图形式，清晰展示了女性和男性儿童和青少年中选定的代谢物浓度与人体测量参数 (包括皮褶厚度、腰臀比和身体质量指数BMI) 之间的Pearson相关值。蓝色代表正相关，黄色则代表负相关。进一步的研究还发现，脯氨酸和丙酰肉碱等特定代谢物与人体测量参数之间的关联存在显著的性别差异。图3和图4分别通过线性回归模型，直观展示了脯氨酸和丙酰肉碱与人体测量参数之间的关联强度。在女性中，脯氨酸与人体测量参数的正相关性更强；而在男性中，丙酰肉碱则与二头肌和髂嵴皮褶厚度、BMI及腰围的关联更为显著。
图3. 线性回归模型显示人体测量参数与脯氨酸平均SDS水平之间的关联。
图4. 线性回归模型显示人体测量参数与C3平均SDS水平之间的关系。此外，研究团队还深入分析了超重/肥胖儿童与正常体重儿童之间代谢物浓度的差异。如图5所示，超重/肥胖儿童的代谢物浓度与体重和体脂相关指标之间的正相关性明显增强。特别是在超重/肥胖男孩中，IGF-I与酪氨酸和长链AC棕榈酰肉碱的代谢物浓度呈负相关，这一发现为理解肥胖与生长因子之间的相互作用提供了新的视角。
图5. 热图显示女性 (a) 和男性 (b) 儿童和青少年中所选代谢物浓度与人体测量参数 (sf=皮褶厚度、WHR=腰臀比、BMI=身体质量指数) 之间的Pearson相关性 (蓝色=正相关、黄色=负相关)。指定超重的组包括超重和肥胖 (BMI SDS<1.28) 的个人。研究总结本研究不仅深入揭示了儿童和青少年血液中氨基酸和酰基肉碱代谢物的变化规律，还首次全面探讨了他们与体质测量学参数及生长因子之间的复杂关联。研究结果进一步强调了代谢物在儿童和青少年发育过程中的重要性，并为后续探索代谢性疾病的发病机制和预防策略提供了宝贵的科学依据和有力支持。这一研究成果无疑将为儿童健康领域的科学研究和实践应用带来深远的影响。
原文出自 Metabolites 期刊 Jensch, R.; Baber, R.; Körner, A.; Kiess, W.; Ceglarek, U.; Garten, A.; Vogel, M. Association of Whole Blood Amino Acid and Acylcarnitine Metabolome with Anthropometry and IGF-I Serum Levels in Healthy Children and Adolescents in Germany. Metabolites 2024, 14, 489. https://doi.org/10.3390/metabo14090489Metabolites 期刊介绍期刊发表与代谢组学、代谢生物化学、计算和系统生物学、生物技术和医学领域相关的代谢物以及代谢方面的原创研究文章与评论文章。目前已被SCIE (Web of Science)、Scopus、PubMed、PMC、Embase、CAPlus/SciFinder等数据库收录。
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