在過去的40年里，肥胖在世界大部分地區(qū)的兒童、青少年、成人中的患病率一直在上升。許多研究表明，肥胖是多種慢性疾病的主要危險(xiǎn)因素，如2型糖尿?。═2DM）、代謝綜合征（MetS）、心血管疾?。–VD）和癌癥。肥胖通常使用人體測量體重指數(shù)（BMI）來量化，身體質(zhì)量指數(shù)在人群水平中是明確有用的，但是其局限性在于不能捕獲各種不同的代謝健康狀態(tài)。由于肥胖及其生理表現(xiàn)在個(gè)體之間存在很大的差異，因此需要更多的研究來解析這種普遍的健康狀況。

2023年3月20日，美國華盛頓大學(xué)的Nathan D. Price研究團(tuán)隊(duì)和美國系統(tǒng)生物學(xué)研究所的Noa Rappaport研究團(tuán)隊(duì)共同在Nature Medicine上發(fā)表了題為“Multiomic signatures of body mass index identify heterogeneous health phenotypes and responses to a lifestyle intervention”的研究論文，該研究通過1277名參與健康計(jì)劃個(gè)體的蛋白質(zhì)組、代謝組數(shù)據(jù)，構(gòu)建了1111個(gè)與體重指數(shù)變化相關(guān)的血液分析物的橫向和縱向變化圖譜，并且分析了與宿主多基因風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分和腸道微生物組學(xué)組成的多組學(xué)關(guān)聯(lián)，為量化預(yù)測和預(yù)防醫(yī)學(xué)代謝健康提供了重要的資源。

英文標(biāo)題：Multiomic signatures of body mass index identify heterogeneous health phenotypes and responses to a lifestyle intervention

中文標(biāo)題：身體質(zhì)量指數(shù)的多組學(xué)特征識(shí)別異質(zhì)健康表型和對生活方式干預(yù)的反應(yīng)

期刊：Nature Medicine

年份：2023年3月

影響因子：87.241

組學(xué)技術(shù)：蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、腸道微生物組學(xué)

樣本類型：血液

研究思路

圖1研究思路（圖源：Watanabe K., Nature Medicine, 2023 ）

研究內(nèi)容

01.基于血液組學(xué)的BMI模型

本研究通過血漿分子分析物來預(yù)測每個(gè)組學(xué)平臺(tái)（代謝組學(xué)、蛋白組學(xué)和臨床實(shí)驗(yàn)）的基線BMI模型，并為每個(gè)參與者生成一個(gè)單一的測試集衍生預(yù)測。在所有模型中分別保留了62種代謝物、30種蛋白質(zhì)、20種臨床實(shí)驗(yàn)室檢測和132種分析物，它們表現(xiàn)出與LASSO算法一致的低共線性，并且這些結(jié)果在性別分層中是一致的（圖2）。

圖2基于組學(xué)的BMI（圖源：Watanabe K., Nature Medicine, 2023 ）

02.標(biāo)準(zhǔn)BMI的代謝異質(zhì)性

根據(jù)上述得到的數(shù)據(jù)，研究人員將多組學(xué)BMI與經(jīng)典BMI進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)兩者具有相似的表型關(guān)聯(lián)。根據(jù)代謝健康的臨床定義，將正常和肥胖BMI分類進(jìn)一步細(xì)分后發(fā)現(xiàn)，多組學(xué)BMI與代謝健康狀態(tài)相關(guān)，表明模型預(yù)測的偏差與代謝健康有關(guān)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)BMI臨界值，將每個(gè)參與者分為匹配組和不匹配組，與正常BMI的匹配組相比，不匹配組的甘油三酯、hs-CRP等呈正相關(guān)的指標(biāo)顯著升高，HDL膽固醇和脂聯(lián)素等呈負(fù)相關(guān)的指標(biāo)顯著降低。結(jié)果表明多組學(xué)BMI能夠反映出標(biāo)準(zhǔn)BMI分類無法捕獲到的代謝健康狀態(tài)，為改進(jìn)肥胖和代謝健康分類提供了新的方法和視角（圖3）。

圖3代謝異質(zhì)性是導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)BMI分類錯(cuò)誤率高的原因（圖源：Watanabe K., Nature Medicine, 20

03.腸道微生物組學(xué)和組學(xué)推斷的BMIs

鑒于之前的研究發(fā)現(xiàn)血液代謝物和細(xì)菌多樣性之間的關(guān)聯(lián)取決于BMI，以及本研究表明基于組學(xué)的BMI模型能夠捕捉異質(zhì)代謝健康狀態(tài)，因此，為了確認(rèn)基于代謝組學(xué)的BMI（MetBMI）是否比實(shí)際BMI更好的代表腸道微生物α-多樣性，研究人員通過702名同時(shí)擁有糞便來源的腸道微生物組學(xué)和血液組學(xué)的參與者數(shù)據(jù)來分析腸道微生物組學(xué)α-多樣性與基于組學(xué)的BMI錯(cuò)誤分類之間的關(guān)系。結(jié)果表明MetBMI分類的匹配組和不匹配組在正常和肥胖BMI分類中都表現(xiàn)出α-多樣性的顯著差異。與測量的BMI分類器相比，MetBMI分類器在Arivale隊(duì)列中的特征(ROC)曲線中顯示出更大的曲線下面積，具有更高的靈敏度和精度。此外，通過將相同的方案應(yīng)用于329名TwinsUK參與者的糞便來源的全宏基因組鳥槍法測序，結(jié)果驗(yàn)證了MetBMI分類器在TwinsUK隊(duì)列中的顯著性能（圖4）。

圖4基于組學(xué)的BMI比正常BMI更能反映腸道微生物群（圖源：Watanabe K., Nature Medicine,

04.血液分析物網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)和MetBMI類

前面部分探究了血漿分析物相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的橫向變化，為了更深層次的分析，本研究探討了血液分析物相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的縱向變化，重點(diǎn)關(guān)注MetBMI分類定義的代謝性肥胖組。基于基線代謝組狀態(tài)的重要性，作者首先評(píng)估了Arivale亞隊(duì)列中每種血漿分析物-分析物相關(guān)性與基線MetBMI之間的關(guān)系。在608856對血漿分析物關(guān)系中，基線MetBMI顯著改變了100個(gè)分析物-分析物相關(guān)對，包括82種代謝物、33種蛋白質(zhì)和16項(xiàng)，并且在100對分析物-分析物相關(guān)對中，27對相關(guān)對隨時(shí)間顯著變化。此外，研究人員觀察到了肥胖MetBMI組中高精氨酸和PLA之間的正相關(guān)性，并且在干預(yù)過程中逐漸減弱，這意味著代謝性肥胖組特有的代謝失調(diào)在該計(jì)劃期間有所改善（圖5）。

圖5血液分析物網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)和MetBMI類（圖源：Watanabe K., Nature Medicine, 2023 ）

小結(jié)

肥胖是許多慢性病的重要危險(xiǎn)因素。在這項(xiàng)研究中，研究人員證明了肥胖會(huì)擾亂人體生理學(xué)，這反映在所有研究的組學(xué)模式中。與實(shí)際 BMI 相比，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的多組學(xué) BMI可能更適合于識(shí)別異質(zhì)性代謝健康和腸道微生物學(xué)組結(jié)構(gòu)，同時(shí)保持了與原始指標(biāo)相關(guān)的高度可解釋性和直觀性，推動(dòng)了肥胖相關(guān)的研究進(jìn)展。

拜譜小結(jié)

總之，本研究強(qiáng)調(diào)了血液多組學(xué)分析（代謝組學(xué)、蛋白組學(xué)、腸道微生物組學(xué)）對預(yù)測和預(yù)防醫(yī)學(xué)的有用性，概述了肥胖多組學(xué)特征，該結(jié)果將成為表征代謝健康和確定健康管理的可操作目標(biāo)的寶貴資源。拜譜生物作為一家國內(nèi)領(lǐng)先的多組學(xué)服務(wù)公司，可提供蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、修飾組學(xué)、腸道微生物組學(xué)等多組學(xué)技術(shù)，結(jié)合組學(xué)技術(shù)拜譜生物也推出了針對不同樣本和研究領(lǐng)域的多組學(xué)研究方案，包括腸道篇、血液篇、醫(yī)學(xué)篇等，幫助客戶解決研究難題，助力多篇高分文章的發(fā)表，歡迎大家咨詢!

參考文獻(xiàn)：Watanabe K, Wilmanski T, Diener C, et al. Multiomic signatures of body mass index identify heterogeneous health phenotypes and responses to a lifestyle intervention. Nat Med. 2023;29(4):996-1008. doi: 10.1038/s41591-023-02248-0.