儿童生长轨迹的孕早期代谢组学特征:一项前瞻性的代谢组学关联研究

Early pregnancy metabolomic signatures for child growth trajectories: a prospective metabolome-wide association study

作者信息Clara Voong, Assiamira Ferrara, Ana K Rosen Vollmar, Amanda L Ngo, Rana F Chehab, Sita Manasa Susarla, Dinesh K Barupal, Oliver Fiehn, Yeyi Zhu
PMID42457036
发布时间2026-07-15
DOI10.1016/j.ajcnut.2026.101435

实验完整度

采用前瞻性队列设计,具有明确的样本采集和代谢组学测量方法,以及统计分析和敏感性分析,但缺乏功能验证和机制验证。

主要模型

来自PETALS队列的813对母婴(1岁)和770对母婴(2岁) 母体禁食血清样本(孕10-13周)

重点核对

母体禁食血清采集于孕10-13周,且基于自我报告的禁食状态。 生长轨迹基于体重-身长z评分变化定义,加速≥0.67 SD,减速≤−0.67 SD,正常为−0.67至0.67 SD。 统计分析采用泊松回归,并校正了多种母体和儿童特征。 多重检验校正使用Benjamini-Hochberg FDR,显着性阈值p<0.05。

摘要

背景:次优的早期生长轨迹是后期心脏代谢风险的预测因子。虽然孕中晚期母体代谢物与胎儿和出生结局相关,但孕早期代谢组学特征在儿童生长轨迹中的作用尚未得到充分探索。目的:我们研究了孕早期代谢物与从出生到一岁和两岁儿童生长加速和减速之间的关联。方法:在来自前瞻性妊娠环境与生活方式研究的1,152对母婴中,使用气相色谱/飞行时间质谱、反相和亲水相互作用液相色谱/四极杆飞行时间质谱,在妊娠10-13周采集的禁食血清中测量了母体非靶向代谢组学。其中,813例有一岁时儿童人体测量数据,770例有两岁时数据。生长轨迹定义为从出生到一岁或两岁时体重-身长z评分的变化:生长加速(≥0.67个标准差(SD)),生长减速(≤−0.67 SD),极度生长加速(≥1.34 SD)和极度生长减速(≤−1.34 SD),以正常生长(−0.67-0.67 SD)为参考。泊松回归检验了代谢物与儿童生长轨迹之间的关联。化学富集分析确定了与儿童生长轨迹相关的代谢物簇,并针对错误发现率(FDR)进行了调整。结果:共鉴定出431种注释代谢物。从出生到一岁,多不饱和缩醛磷脂酰胆碱簇与生长加速相关,而不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸与生长减速相关(所有FDR校正p <0.05)。多不饱和缩醛磷脂酰胆碱和不饱和磷脂酰胆碱簇与从出生到一岁的极度生长加速相关,二羧酸与从出生到两岁的极度生长加速相关,支链氨基酸与从出生到两岁的极度生长减速相关(所有FDR校正p <0.05)。结论:孕早期脂质与早期生长加速和极度生长加速呈正相关。这些发现可能为孕早期代谢组学变化如何塑造发育提供见解。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
孕早期母体代谢组学特征与儿童从出生到一岁和两岁的生长轨迹(加速和减速)是否相关?
核心机制
孕早期脂质(如多不饱和缩醛磷脂酰胆碱、不饱和脂肪酸)可能通过影响胎儿编程和能量代谢,与早期生长加速相关;二羧酸可能通过氧化应激相关机制影响极度生长加速;支链氨基酸可能通过胎儿编程影响极度生长减速。
主要证据
基于PETALS队列的1,152对母婴,使用非靶向代谢组学和泊松回归分析;发现多不饱和缩醛磷脂酰胆碱簇与生长加速和极度生长加速正相关,不饱和脂肪酸簇与生长减速负相关(FDR校正p<0.05)。
研究意义
研究揭示了孕早期代谢物可能作为生命早期生长轨迹的潜在生物标志物,为理解儿童肥胖的发育起源提供见解。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

队列建立与样本采集

建立前瞻性队列,收集孕早期母体血清和儿童生长数据。

从PETALS队列中纳入1,152对母婴,在孕10-13周采集禁食血清,并通过电子健康记录提取儿童体重和身长数据。

2

代谢组学测量与数据处理

测量并注释母体血清中的代谢物。

使用气相色谱/飞行时间质谱、反相和亲水相互作用液相色谱/四极杆飞行时间质谱进行非靶向代谢组学分析,通过BinBase数据库和MS-DIAL软件进行注释。

3

生长轨迹定义

根据体重-身长z评分变化定义儿童生长轨迹。

使用WHO生长标准计算体重-身长z评分,定义生长加速、减速、极度加速和极度减速。

4

统计关联分析

评估孕早期代谢物与儿童生长轨迹之间的关联。

使用泊松回归模型估计风险比,并校正母体和儿童特征;使用FDR控制多重检验。使用ChemRICH进行化学富集分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
样本采集
孕10-13周空腹血清;禁食状态基于自我报告
阅读提示:Methods - Data collection
代谢组学测量
使用三种质谱平台:GC-TOF MS, LC-QTOF MS, HILIC-QTOF MS;质量控制包括10%额外样品、NIST SRM1950参考物质和随机森林归一化
阅读提示:Methods - Exposure: Prenatal metabolite profiling
数据处理
代谢物缺失值>50%被去除;变异系数>20%被去除;缺失值用最小值的一半插补;数据经逆正态转换
阅读提示:Methods - Exposure: Prenatal metabolite profiling
结果定义
体重-身长z评分根据WHO生长标准计算;生长加速≥0.67 SD,减速≤−0.67 SD,极度加速≥1.34 SD,极度减速≤−1.34 SD
阅读提示:Methods - Outcomes: Child growth trajectories