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科研進展
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11月26日,中國科學院上海營養與健康研究所、中國科學院分子細胞科學卓越創新中心與湯臣倍健合作開展的“內穩態健康評價體系”研究成果,在國際權威科研期刊National Science Review上發表。研究論文題為Two-dimensional health state map to define metabolic health using separated static and dynamic homeostasis features: a proof-of-concept study(分別基于靜態和動態穩態特征的二維健康狀況圖譜來定義代謝健康:一項概念驗證研究)。此項研究開拓性地運用新理念和新算法對人體進行全面的代謝健康評估,為建立以“健康為中心”的評估體系提供了新的策略和手段,在全球率先對內穩態概念的多維度量化評價方面取得突破性進展。

研究由中國科學院上海營養與健康研究所林旭團隊牽頭,攜手中國科學院分子細胞科學卓越創新中心陳洛南研究員、曾嶸研究員以及湯臣倍健營養健康研究院研究人員共同攻克。

如何定義健康仍然是一項世界性的難題,目前只能沿用臨床疾病的診斷標準來定義“健康”,然而這種定義方式可能會錯過疾病的最佳逆轉和干預窗口。近年來有研究提出,健康的關鍵特征是機體在應對進食和應激等外界壓力后,重獲內穩態平衡的能力,即“穩態彈性”。然而,目前常規的健康評估主要基于空腹數據,忽略了人體餐后代謝應答和重獲穩態的能力。已有研究表明,即便個體的血糖、甘油三酯等水平在空腹時處于正常范圍,其餐后代謝異常仍會獨立地增加心血管疾病的風險。
為驗證上述概念,研究團隊在111名20-70歲的正常體重、超重肥胖和代謝綜合征的參與者中開展了一項標準混合宏量營養素耐受試驗(MMTT)(ClinicalTrials.govNCT04173728)。研究者分別整合了空腹和服用含有葡萄糖、蛋白質和脂肪的標準飲品后5個時間點的140余種血液靶向代謝組數據和臨床器官功能標志物,運用新算法,建立了全新的二維代謝健康評估體系“健康狀況圖譜”(Health State Map,HSM)。該評估體系包括:基于空腹數據的“健康表型狀態評分”(Health Phenotype Score,HPS)和基于餐后動態變化數據的“彈性穩態評分”(Homeostatic Resilience Score,HRS)。分析結果表明,相比于基于相同數據集但不區分空腹和餐后數據建立的一維模型Mixed-score,二維模型HSM能提供更豐富的代謝健康信息。例如,HSM中HPS不僅與Mixed-score呈顯著的強相關性(Spearman相關性分數>0.85),且二者與代謝風險標志物的相關性相似,而基于餐后數據的HRS與Mixed-score和HPS均無顯著相關性;同時基于餐后數據的HRS與代謝綜合征風險的關聯性獨立于HPS和Mixed-score。值得注意的是,HRS能分辨基于空腹的HPS或空腹+餐后的Mixed-score所無法區分的代謝性狀。HRS較高的個體還表現出更健康的代謝相關指標。研究還發現,即使在內穩態彈性綜合評分相近的個體中,HRS還能進一步區分不同個體在餐后糖、脂和氨基酸代謝應答方面的差異。此外,本研究還發現,體力活動水平、夜晚睡眠時長,以及特定的腸道菌群結構亦在不同程度上影響了個體的內穩態彈性。

綜上,運用新思維和新策略建立的“以健康為中心”的HSM評估體系,比常規以空腹數據為主的評估方法能更為系統和精準地反映個體的代謝健康和營養適應能力。結合團隊后續的營養干預研究,該評估框架有望為轉變當前“以疾病為中心”的健康評估模式提供新的解決方案。

中國科學院上海營養與健康研究所博士畢業生吳延普,國科大杭州高等研究院研究生張昕妍,復旦大學公共衛生學院、營養研究院(籌)研究員孫亮,中國科學院分子細胞科學卓越創新中心副研究員吳慶慶為該論文的共同第一作者。中國科學院上海營養與健康研究所研究員林旭,中國科學院分子細胞科學卓越創新中心研究員曾嶸、研究員陳洛南,湯臣倍健營養健康研究院原執行院長、中國科學院上海營養與健康研究所特聘研究員張旭光為共同通訊作者。該研究還得到了上海中醫藥大學附屬龍華醫院主任鄧躍毅、魯珍珍博士、張璐云博士,以及湯臣倍健營養健康研究院賀瑞坤博士、李忠霞博士和鄧超明的協助;哈佛大學教授梁黎明,復旦大學研究員鄭琰和西安交通大學副教授劉鑫也提供了支持。本項研究獲得了中國科學院先導專項、湯臣倍健營養與健康研究基金、上海市市級科技重大專項等項目資助。

文章鏈接:https://doi.org/10.1093/nsr/nwae425


圖:基于空腹和營養素挑戰后5個時間點代謝應答動態數據構建的二維模型“健康狀況圖譜(Health State Map,HSM)”


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