帕金森病(Parkinson’s disease，PD)是一種常見的神經系統變性疾病，患者以老年人多見，平均發病年齡為60歲左右，40歲以下起病的青年帕金森病較少見。據統計，，我國60歲以上人群PD的患病率大約是1.0%。而且大部分帕金森病患者為散發病例，僅有不到10%的患者有家族史。帕金森病最主要的病理改變是中腦黑質多巴胺(dopamine, DA)能神經元的變性死亡，表現為自主運動的易化性降低，由此而引起紋狀體DA含量顯著性減少而致病。導致這一病理改變的確切病因目前仍不清楚，遺傳因素、環境因素、年齡老化、氧化應激等均可能參與PD多巴胺能神經元的變性死亡過程。

就目前而言，PD的診斷主要依賴于臨床癥狀的評估，雖然神經成像技術已經很明顯的改善了PD的診斷和分期，但是檢測費用特別昂貴。因此，許多科研工作者致力于尋找有助于PD診斷的生物標志物，以開辟一條全新的診斷途徑。

2021年1月，來自大連醫科大學第一附屬醫院的樂衛東教授及其團隊在Molecular Neurodegeneration在線發表了Comprehensive metabolic profiling of Parkinson’s disease by liquid chromatography-mass spectrometry的研究論文，在這項研究中作者利用基于LC-MS的非靶向代謝組學方法來研究3個特征明確的隊列中與PD相關的代謝變化，對PD患者的重要代謝紊亂進行綜合評價，提高了對PD發病機制的認識，并有助于篩選治療干預的靶點。本研究確定的生物標志物可能為帕金森病的臨床診斷提供新的方法。

1、三個隊列差異代謝物鑒定

研究人員采用超高效液相色譜（UPLC，Waters，Manchester，UK）上結合tripleTOF正負離子模式系統進行代謝譜分析，經過對三個隊列樣本進行檢測和分析，最終三個隊列分別檢測和鑒定出226、202和204個代謝產物，如圖2所示：

2、差異代謝物的鑒別和不同差異代謝物與疾病嚴重程度、病程和年齡的關系

同時研究者為了最大程度的鑒別帕金森病患者的不同代謝物，他們構建了一個PLS-DA模型。從圖可以看出，DN-PD的血漿代謝組與HC明顯分離（圖3a）。并且經過進行置換試驗以確保模型沒有過度擬合。在隊列1 的226種代謝物中，75種代謝物對DN-PD和HC的區分具有顯著差異。再進一步使用FDR校準進行Mann-Whitney U試驗，發現60種代謝物發生了顯著變化（圖3b）。其中有50種代謝物被認為是PD中的差異代謝物（圖3c），包括酰基肉堿、PCs、FFA、FFA酰胺等43種代謝產物水平下降。7種代謝物（苯乙酰-L-谷氨酰胺、對甲酚葡萄糖醛酸等）的水平在PD中顯著升高（圖3d）。基于這些在PD中鑒定的差異代謝物，在進一步的通過路徑分析可以發現，在不飽和FFAs生物合成（特別是亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸代謝）、類固醇激素生物合成泛酸鹽和輔酶A的生物合成和氨基酸代謝途徑可能參與了PD的發病機理病變過程。

    通過Hoehn - Yahr (H-Y)分期評估PD研究者發現FFA14:1與疾病的嚴重程度呈正相關。FFA14:1、PC34:2和吲哚乙酸的水平與疾病的持續時間也呈正相關的關系，而FFA 20:5和FFA 16:2則呈負相關。還發現HC和PD中相關的代謝物還顯示出了不同年齡的相關性，其中有醛固酮，泛酸和乙酰甲硫氨酸與HC中的年齡有關，但是與PD中的年齡相關的代謝產物只有1個FFA12:0，基于以上的這些發現可以進一步說明HC和PD具有不同的代謝模式。

3、藥物治療對PD患者血漿代謝的影響

對于抗帕金森病的的藥物治療，患者一般會采取不同類型的藥物來治療。所以為了評估藥物可能引起的血漿代謝組學的變化，研究人員又招募了一個獨立的人群，包括DN-PD、左旋多巴治療的PD（DO-PD）、普拉克索治療的PD（PR-PD）以及左旋多巴和普拉克索聯合治療的PD（CO-PD））和HC進行代謝組學分析。從PLS-DA圖可以看出，DN-PD組與DO-PD組沒有存在過度擬合的現象，表明兩組之間存在顯著差異。不過，DN-PD和PR-PD或CO-PD之間的PLS-DA組間并沒有顯示出明顯的分離。這些情況可能說明左旋多巴胺的治療可能對PD患者的代謝產生非常顯著的影響，另外兩種模型都不會產生顯著影響，經過生物統計學分析可以發現與左旋多巴胺治療有關的代謝物有11種，主要包括苯酚硫酸鹽、溶血磷脂酰膽堿（LPC）、PC、SM、L-3甲氧基三氮、苯丙氨酸等。其中經左旋多巴胺治療后，L-3甲氧基酪氨酸水平提高的很明顯，所以可以認為是左旋多巴胺的主要代謝物（圖4b）。相比之下未發現與普拉克索單獨治療相關的代謝物，但發現苯丙氨酸、L-3-甲氧基酪氨酸和PE o-38:6等3種代謝物與聯合治療相關。

通過膽汁酸譜可以發現，與HC組相比，PD組患者初級膽汁酸CA、次級膽汁酸DCA以及結合膽汁酸TDCA、GDCA、GDCS、TCAS和GLCAS顯著升高。而且CO-PD組都可以緩解帕金森病患者的BAs升高。不過從PR-PD組來看，經單獨治療后，卻沒有發現膽汁酸明顯的改變。通過計算BAs的比值，研究人員評估了參與BA合成的酶的活性，發現PD中CA/CDCA顯著升高，表明膽固醇代謝發生了改變，從代替途徑轉變為主要途徑。此外，與HC相比，DN-PD患者的BA比值大部分增加，表明藥物治療可以減少膽汁酸的生成。

4、PD與HC和NDC的差異代謝物比較

為了進一步驗證PD的代謝變化并確定潛在的生物標志物，研究人員收集了另一組血漿樣本進行代謝組學分析。結果表明，經治療的癲癇患者與HC之間無顯著差異。研究人員繪制的剩下四種代謝物的ROC曲線如圖所示，每種代謝物的AUC值分別為0.702、0.655、0.667和0.700（圖5f），為了提高判別能力，經二元logistic回歸分析，AUC值可以達到0.821。當區分DN-PD和HC時，相應的ROC曲線得出AUC值為0.832（圖5f）。為了驗證診斷模型的有效性，我們還評估了它在其他兩個隊列中的判別能力。如圖5g-h所示，在第2組和第3組中，當區分PD和HC時，ROC曲線對應的的AUC值分別為0.801和0.834。當用于區分PD與HC和NDC，AUC值為0.767（圖5i）。

通過以上的研究，可以發現多不飽和脂肪酸代謝、BA和類固醇激素生物合成、咖啡因代謝和氨基酸代謝中的代謝紊亂是導致PD產生的關鍵代謝因素。微生物群的累積衍生的有害代謝物，包括對甲酚硫酸鹽、對甲酚葡萄糖醛酸和苯乙酰-L-谷氨酰胺，暗示了腸道內穩態在下游神經退行性過程中的重要作用。這些評估有助于提高我們對PD發病機制的認識，有助于篩選治療干預的靶點。而且最終確定的代謝物組可能為帕金森病的臨床診斷提供新的方法。