种族差异对女性血浆代谢组的影响：非西班牙裔白人与黑人女性的代谢物差异研究

为探究种族对代谢物的影响，研究人员分析 506 名非西班牙裔白人（NHW）和 163 名非西班牙裔黑人（NHB）女性血浆代谢组，发现 26 种代谢物存在显著差异，为研究种族差异对疾病负担的影响提供线索。

　　在健康领域，种族差异对健康的影响一直备受关注。非西班牙裔黑人（NHB）人群患肥胖、糖尿病和心血管疾病等慢性疾病的比例，相较于非西班牙裔白人（NHW）人群更高；而 NHW 人群患情绪和焦虑障碍的终生患病率则更高。然而，造成这些差异的潜在生物学机制却并不明晰，尤其是在健康个体中。

代谢物作为细胞功能的关键参与者，在许多疾病的发生发展中都扮演着重要角色。代谢组学（Metabolomics）这一全面研究代谢物的领域，已成为评估人体代谢状态的有力工具。此前，虽然有研究探讨了代谢物与年龄、性别等因素的关联，但种族与代谢组之间的关系却鲜少被深入研究。许多代谢组学研究主要在 NHW 人群中开展，对其他种族和族裔群体的代谢谱了解有限。而且，多数研究聚焦于疾病状态，对健康个体的种族代谢组差异关注不足。部分研究样本量较小，特别是 NHB 参与者数量有限，影响了统计分析的可靠性。此外，一些研究采用的靶向代谢组学方法，可能会遗漏未探索代谢途径中的重要种族差异。

为了填补这些研究空白，来自华盛顿大学医学院（Washington University School of Medicine）的研究人员开展了一项针对女性血浆代谢组学的研究。该研究成果发表在《BMC Medicine》上，为理解种族差异在代谢层面的体现提供了重要依据。

研究人员采用了非靶向代谢组学（untargeted metabolomics）方法，对血浆样本进行分析。研究样本来自华盛顿大学医学院 Joanne Knight 乳腺健康中心，在 2015 年 12 月至 2016 年 10 月以及 2020 年 9 月至 2022 年 2 月两个阶段，招募了 163 名 NHB 女性和 506 名 NHW 女性。这些女性均为绝经前、未怀孕、无隆胸史、无癌症病史，且在过去六个月内未使用选择性雌激素受体调节剂。参与者需完成综合问卷，并在乳腺 X 光检查时进行身体测量，同时采集空腹血浆样本并储存于 -80°C。

代谢组学分析方面，血浆样本由 Metabolon 公司运用超高效液相色谱 - 质谱（UHPLC - MS）技术进行检测。通过与化学标准参考库比对光谱峰来识别代谢物，并进行质量控制。研究共识别出 1074 种代谢物，分属于 9 个超级通路，包括氨基酸、碳水化合物、脂质等。代谢物定量则是通过将信号强度与内标进行归一化，并考虑添加的标准物数量来实现。为减少批次间差异，对原始代谢物读数进行了标准化处理。

统计分析过程中，研究人员使用 ComBat 标准化值以消除批次效应，排除了 246 种缺失值过多（超过 45%）的代谢物，剩余缺失值采用 10 - 最近邻法进行插补。通过 Spearman 相关性检验评估代谢物与体重指数（BMI）的关联，运用多变量线性回归模型探究种族与代谢物之间的关系，并对年龄、BMI、饮酒情况和教育水平进行了调整。同时，使用 Bonferroni 校正（p - value < 10??）来控制多重检验。此外，还进行了敏感性分析，并运用超几何检验对每个超级通路进行通路富集分析。

在参与者人口统计学特征方面，669 名女性中，NHW 女性占 75.5%，NHB 女性占 24.5%。两者平均年龄相近，但 NHB 女性的平均 BMI 和体脂百分比更高，NHW 女性饮酒更为普遍且教育水平更高。

代谢物与 BMI 的相关性研究发现，在分析的 828 种代谢物中，有 281 种与 BMI 存在显著相关性。脂质和氨基酸超级通路中的代谢物与 BMI 呈最强正相关，如皮质酮葡糖醛酸（cortolone glucuronide）、羟天冬酰胺（hydroxyasparagine）和谷氨酸（glutamate）；而辅因子和维生素、外源性物质以及脂质超级通路中的部分代谢物与 BMI 呈负相关，如 β - 隐黄质（betacryptoxanthin）、酒石酸（tartronate）和 3β - 羟基 - 5 - 胆甾烯酸（3beta - hydroxy - 5 - cholestenoate）。

种族与代谢物的关联分析显示，NHB 和 NHW 女性的代谢物谱存在显著差异。在超级通路层面，氨基酸和外源性物质超级通路有显著富集。在代谢物层面，共鉴定出 26 种与种族显著相关的代谢物，其中 19 种在 NHW 女性中水平更高，7 种在 NHB 女性中水平更高。这些代谢物涉及多个超级通路，包括氨基酸、外源性物质、脂质等。

进一步分析发现，属于外源性物质和氨基酸超级通路的 7 种代谢物在 NHB 和 NHW 女性之间的绝对百分比差异≥50%，且分别有 10、17 和 23 种代谢物的绝对百分比差异≥40%、≥30% 和≥20%。例如，NHB 女性中硫酸百里酚（thymol sulfate）、2 - 萘酚硫酸酯（2 - naphthol sulfate）和 2 - 羟基芴硫酸酯（2 - hydroxyfluorene sulfate）等外源性物质代谢物水平较高，这些物质源于多环芳烃（PAHs）暴露；而 NHW 女性中黄嘌呤代谢物水平较高。在氨基酸超级通路中，NHB 女性的赖氨酸（lysine）和色氨酸（tryptophan）代谢物水平较低。

敏感性分析结果与整体分析基本一致，虽有部分代谢物在敏感性分析中不再具有统计学意义，但关联方向和程度保持不变。

研究结论表明，NHW 和 NHB 女性在多种代谢物上存在差异。这些差异不能完全归因于 BMI 差异，可能涉及其他生物学因素。NHB 女性较高水平的某些外源性物质代谢物，暗示了环境暴露的差异，这可能与吸烟相关疾病风险增加有关。同时，尿素循环、精氨酸和脯氨酸代谢相关代谢物的差异，可能反映了肾脏功能的差异；色氨酸代谢途径代谢物的差异，可能影响疾病风险。脂质代谢相关代谢物的差异，也为种族间脂质代谢差异提供了线索。

不过，该研究也存在一定局限性，仅纳入了绝经前女性，且缺乏饮食、烟草使用和合并症等数据，可能存在残余混杂因素。未来研究需要进一步探究遗传和环境因素对这些代谢组差异的影响，并确认这些差异是否会导致不同人群在健康结局和疾病易感性方面的种族差异。但总体而言，这项研究为后续深入研究种族差异与疾病负担之间的关系，提供了重要的参考和方向，有助于推动精准预防策略的发展 。