雖然造成新冠肺炎（COVID-19）的新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）主要是呼吸道病毒，但這種疾病會累及全身的器官。除了肺部損傷和呼吸困難外，新冠肺炎患者還表現出神經、腎、肝和血管受損的癥狀。

研究表明，新冠肺炎患者具有與健康對照者不同的、提示代謝紊亂和血脂異常的代謝譜，且它們也與疾病的嚴重度相關聯。這提升了利用代謝組學來識別具有最高重癥風險的新冠肺炎患者的可能性。然而，大多數此類研究只是將新冠肺炎患者與健康對照者進行比較，導致無法確定這種關聯是新冠肺炎特有的，還是只是提示危重疾病的普適性標志。

來自德國呂貝克大學的研究人員，通過將接受重癥監護室（ICU）治療的新冠肺炎患者，與在同一ICU進行心源性休克治療的患者進行比較，研究了代謝譜的特異性。

近乎完美的區分
 
研究人員分析了5名接受ICU治療的新冠肺炎患者、11名新冠病毒檢測陰性的心源性休克患者，以及58名健康對照者的代謝和脂蛋白譜。他們在布魯克Avance IVDr平臺*（配備TXI探頭的布魯克核磁共振代謝分析系統）上總共分析了276份血清樣品。初步的非靶向NMR代謝組學和脂質組學研究表明，新冠肺炎患者與健康對照者及心源性休克患者之間都存在差異。通過針對性分析，研究人員能夠量化來自NMR譜圖的代謝物和脂蛋白，并識別引起最大差異的代謝物類別。這些分析實現了對新冠肺炎患者與健康對照者及心源性休克患者近乎完美的區分。
 
為了進一步研究新冠肺炎的代謝影響，研究人員對代謝物和脂蛋白進行了比對分析。結果顯示，有許多與能量狀態紊亂、肝損傷和血脂異常相關的一致變化。
 
與其他重癥患者截然不同的代謝譜
 
被識別出的一些關鍵特征包括低谷氨酰胺/谷氨酸比值，這是由分解代謝疾病狀態下谷氨酰胺消耗增加所導致的。這一重癥感染的典型指標與新冠肺炎有關聯，但與心源性休克無關聯。
 
苯丙氨酸是新冠肺炎患者出現上升的另一特征參數。該氨基酸通常在肝臟中代謝，其水平上升提示肝功能受損。
 
一些標志物提示能量代謝嚴重紊亂和代謝抑制，包括葡萄糖水平升高，以及組氨酸、蛋氨酸和乳酸水平降低。但是，這些變化只是新冠肺炎患者相比健康對照者所存在的差異，而與心源性休克患者相比沒有這些差異，這表明它們可能不是新冠肺炎所特有的，而是提示危重患者能量狀態紊亂的普適性指標。
 
根據之前的研究，研究人員還發現，新冠肺炎患者的脂蛋白譜嚴重紊亂，提示心血管疾病風險上升。該脂蛋白譜中很大一部分都與心源性休克患者不同。尤其要提到的是，新冠肺炎患者的極低密度脂蛋白（VLDL）、小顆粒VLDL組分及中密度脂蛋白水平上升——它們相比更大的低密度脂蛋白顆粒更易導致動脈粥樣化；因此是引起心血管疾病和心臟損傷的風險因素。此外，新冠肺炎患者的甘油三酯水平相比健康對照者和心源性休克患者都有上升。
 
驚人的關聯
 
該研究還研究了無癥狀感染或輕癥之后持續發生的代謝變化。為此，研究人員分析了來自18個具有新冠病毒抗體的人的34份血清樣本，并與來自相同年齡和性別的、不具有新冠病毒抗體的對照者的樣本進行了比較。兩組患者在采血前的急性冠狀病毒感染檢測均為陰性。
 
主成分分析（PCA）顯示，兩組之間的代謝譜和脂蛋白譜無顯著差異，區分度很低，說明總體血清譜無顯著差異。研究人員表示，這意味著新冠肺炎感染康復之后代謝譜回歸正常。
 
然而，在來自曾經的輕癥感染者的樣本中，發現了抗體滴度和代謝健康標志物之間的關聯。例如，抗體滴度與心血管風險標志物（包括小顆粒LDL-6、膽固醇和磷脂）呈負相關。還發現抗體滴度與作為代謝健康標志物的甘氨酸呈正相關。研究人員指出，他們無法從現有數據中確定因果關系，但擁有健康的代謝狀態的個體可能更有可能對病毒產生有效的免疫反應，使得感染后的抗體滴度更高。
 
總之，研究人員表示，他們的發現表明新冠肺炎重癥患者的代謝高度紊亂，包括分解代謝狀態、肝損傷和嚴重血脂異常等。這一信息表明，基于NMR的代謝組學研究可被進一步用于患者的識別和分層，以幫助預測新冠肺炎的嚴重度。
 
*布魯克核磁共振波譜儀僅供研究人員使用，不能用于臨床診斷。
 
 
參考資料
Schmelter F, Foeh B, Mallagaray A et al. (2021) Metabolic markers distinguish COVID-19 from other intensive care patients and show potential to stratify for disease risk. medRxiv preprint. doi: https://doi.org/10.1101/2021.01.13.21249645.