本發(fā)明屬于代謝組學(xué)與人類健康研究領(lǐng)域，更具體地，涉及一系列與妊娠期糖尿病發(fā)生有關(guān)聯(lián)的孕早期尿液代謝標(biāo)志物，尤其涉及妊娠期糖尿病的孕早期尿液代謝標(biāo)志物的篩選及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、妊娠期糖尿病(gestational?diabetes?mellitus,gdm)是孕婦妊娠期最常見(jiàn)的并發(fā)癥之一，影響著孕婦及其子代的短期和長(zhǎng)期健康(johns,denison?etal.2018)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年全球妊娠期糖尿病的標(biāo)準(zhǔn)化患病率約為14.0％(wang,li?et?al.2022)。一項(xiàng)發(fā)表于2019年的系統(tǒng)綜述顯示，我國(guó)妊娠期糖尿病的總體患病率高達(dá)14.8％(gao,sun?etal.2019)。雖然妊娠期糖尿病的早期預(yù)防和檢測(cè)對(duì)降低其疾病負(fù)擔(dān)至關(guān)重要，但其病因和發(fā)病機(jī)制尚不明了、早期預(yù)測(cè)因子研究尚不充分。

2、妊娠期糖尿病的發(fā)生發(fā)展伴隨著胰島β細(xì)胞功能缺陷和胰島素抵抗增加等代謝異常(mcintyre,catalano?et?al.2019)，而這勢(shì)必會(huì)影響到其下游的代謝過(guò)程。代謝組學(xué)是研究機(jī)體因病理生理刺激所致代謝響應(yīng)的有力工具(nicholson,lindon?et?al.1999)，已應(yīng)用于妊娠期糖尿病研究中(xie,li?et?al.2023)。然而，當(dāng)前妊娠期糖尿病的代謝組學(xué)研究大多基于血液樣本(xie?etal.2023)，而血液樣本的采集有一定侵入性，并且需要專業(yè)采樣人員的參與。相比之下，尿液樣本的采集無(wú)創(chuàng)、便捷，可由受試者自行實(shí)施。雖然尿液代謝組學(xué)已用于妊娠期糖尿病研究中，但大多數(shù)研究所用尿樣采集于疾病診斷時(shí)或診斷后(mao,chen?et?al.2017)，限制了其在妊娠期糖尿病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)代謝信息獲取和早期診斷中的應(yīng)用。雖然有極少數(shù)研究報(bào)道了妊娠期糖尿病患者在孕早期的尿液代謝組改變(law,han?et?al.2017；zhao,zheng?et?al.2022)，但樣本量較小(病例數(shù)小于65)，且未評(píng)估妊娠早期尿液代謝組與妊娠期糖尿病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)聯(lián)和潛在機(jī)制。雖然代謝組學(xué)也已被用于妊娠期糖尿病的早期預(yù)測(cè)研究中，但大多基于血液樣本，且未與傳統(tǒng)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行比較(mennickent,rodriguez?et?al.2022)。在我國(guó)較大規(guī)模的孕婦人群中開(kāi)展妊娠期糖尿病孕早期尿液代謝組學(xué)研究，可為妊娠期糖尿病的早期無(wú)創(chuàng)預(yù)測(cè)、預(yù)防和干預(yù)研究提供高質(zhì)量的本土研究證據(jù)，為其發(fā)病機(jī)制研究提供參考。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是通過(guò)妊娠期糖尿病孕早期尿液代謝標(biāo)志物的篩選，最終共篩選出8種與妊娠期糖尿病有顯著關(guān)聯(lián)的尿液代謝物，并基于此建立了妊娠期糖尿病的預(yù)測(cè)模型。本發(fā)明可為妊娠期糖尿病的早期預(yù)防、發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、高危孕婦的早期識(shí)別、早期干預(yù)和藥物治療等提供指導(dǎo)。此外，本發(fā)明還可為妊娠期糖尿病發(fā)病機(jī)制、妊娠期糖尿病預(yù)防和治療相關(guān)新藥或營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑的研制提供參考。

2、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了妊娠期糖尿病的孕早期尿液代謝標(biāo)志物在制備試劑盒中的應(yīng)用；所述試劑盒用于在孕早期預(yù)測(cè)孕婦孕中期發(fā)生妊娠期糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)；

3、所述代謝標(biāo)志物為纈氨酸、3-羥基異丁酸、肌酸、假尿苷、二甲胺、4-羥基苯乙酸、硫酸吲哚酚和對(duì)羥基馬尿酸中的至少一種；

4、其中所述纈氨酸、3-羥基異丁酸和肌酸在妊娠期糖尿病患者組孕早期尿液中的濃度相較于非患者組升高；

5、其中所述假尿苷、二甲胺、4-羥基苯乙酸、硫酸吲哚酚和對(duì)羥基馬尿酸在妊娠期糖尿病患者組孕早期尿液中的濃度相較于非患者組降低。

6、優(yōu)選地，所述纈氨酸、3-羥基異丁酸和肌酸各自獨(dú)立地與妊娠期糖尿病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)呈正向關(guān)聯(lián)。

7、優(yōu)選地，所述假尿苷、二甲胺、4-羥基苯乙酸、硫酸吲哚酚和對(duì)羥基馬尿酸各自獨(dú)立地與妊娠期糖尿病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)向關(guān)聯(lián)。

8、根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了妊娠期糖尿病的孕早期尿液代謝標(biāo)志物在制備妊娠期糖尿病預(yù)防和/或治療相關(guān)藥物中的應(yīng)用；

9、所述代謝標(biāo)志物為纈氨酸、3-羥基異丁酸、肌酸、假尿苷、二甲胺、4-羥基苯乙酸、硫酸吲哚酚和對(duì)羥基馬尿酸中的至少一種；

10、其中所述纈氨酸、3-羥基異丁酸和肌酸在妊娠期糖尿病患者組孕早期尿液中的濃度相較于非患者組升高；

11、其中所述假尿苷、二甲胺、4-羥基苯乙酸、硫酸吲哚酚和對(duì)羥基馬尿酸在妊娠期糖尿病患者組孕早期尿液中的濃度相較于非患者組降低。

12、優(yōu)選地，所述藥物為氨基酸代謝藥物、核苷酸代謝藥物或腸道菌群代謝藥物。

13、根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了妊娠期糖尿病的孕早期尿液代謝標(biāo)志物篩選系統(tǒng)，包括：

14、代謝組檢測(cè)模塊：所述代謝組檢測(cè)模塊用于尿液代謝物譜圖的采集和處理，以及代謝物的鑒定和定量；

15、代謝物濃度前處理模塊：所述代謝物濃度前處理模塊用于對(duì)各代謝物濃度進(jìn)行正態(tài)化和標(biāo)準(zhǔn)化處理；

16、差異代謝物篩選和分析模塊：所述差異代謝物篩選和分析模塊用于經(jīng)過(guò)單變量條件logistic回歸、多變量條件logistic回歸和錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率校正的方法進(jìn)行篩選，獲得在妊娠期糖尿病組和非妊娠期糖尿病組間存在濃度差異的代謝物以及與妊娠期糖尿病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)存在顯著關(guān)聯(lián)的代謝物。

17、優(yōu)選地，還包括：

18、妊娠期糖尿病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模塊：所述妊娠期糖尿病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模塊用于在妊娠期糖尿病傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素基礎(chǔ)上，加入與妊娠期糖尿病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的孕早期尿液代謝物，構(gòu)建新的妊娠期糖尿病預(yù)測(cè)模型，采用受試者工作特征曲線的曲線下面積、凈重分類改善指數(shù)和綜合判別改善指數(shù)評(píng)價(jià)所建立預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)效能。

19、總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

20、(1)本發(fā)明基于中國(guó)一項(xiàng)大型出生隊(duì)列，開(kāi)展了前瞻性的巢式病例對(duì)照研究。通過(guò)對(duì)妊娠期糖尿病孕婦和非妊娠期糖尿病孕婦的孕早期尿液進(jìn)行代謝組學(xué)分析，篩選出8種尿液代謝標(biāo)志物，建立了相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型，并對(duì)模型的預(yù)測(cè)能力進(jìn)行了全面評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)這些尿液代謝標(biāo)志物能顯著提升妊娠期糖尿病傳統(tǒng)早期預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)效能。本發(fā)明篩選出一系列與妊娠期糖尿病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)呈顯著關(guān)聯(lián)的孕早期尿液代謝標(biāo)志物。該研究包含395例病例和790例對(duì)照，采用年齡、納入孕周和采樣時(shí)間進(jìn)行1:2匹配，樣本量充足，統(tǒng)計(jì)效能較高；經(jīng)過(guò)單變量條件logistic回歸、多變量條件logistic回歸和多重校正等統(tǒng)計(jì)分析方法，篩選出一系列孕早期尿液代謝標(biāo)志物；在納入這些尿液代謝標(biāo)志物后，妊娠期糖尿病傳統(tǒng)預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)效能得到顯著提升。本發(fā)明篩選步驟較嚴(yán)謹(jǐn)，篩選標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)格，所得尿液代謝標(biāo)志物的結(jié)果較穩(wěn)健。本發(fā)明篩選出的尿液代謝標(biāo)志物，可作為檢測(cè)靶點(diǎn)用于試劑盒的制備，用于在孕早期預(yù)測(cè)妊娠期糖尿病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)或識(shí)別妊娠期糖尿病高危孕婦；亦可作為靶點(diǎn)用于研制妊娠期糖尿病預(yù)防、治療相關(guān)藥物及營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑。

21、(2)本發(fā)明采用核磁共振波譜技術(shù)對(duì)尿液代謝組進(jìn)行檢測(cè)，該檢測(cè)方法樣品制備簡(jiǎn)單、檢測(cè)無(wú)創(chuàng)、重現(xiàn)性高，可對(duì)尿液中的代謝物進(jìn)行無(wú)偏向性的準(zhǔn)確定量。

22、(3)尿液是代謝組學(xué)研究中最常用的生物樣本之一，攜帶了豐富的內(nèi)源性、外源性代謝物信息，可反映機(jī)體在不同病理生理狀態(tài)下的代謝變化。尿液也是臨床實(shí)踐中最常見(jiàn)、最易獲得的生物樣本之一。與血樣相比：尿液樣本的采集無(wú)侵入性，有更高的受試者依從性，對(duì)采樣人員的專業(yè)性要求較低，更易實(shí)施動(dòng)態(tài)采集。此外，由于尿常規(guī)是孕婦在孕早期產(chǎn)檢時(shí)的必查項(xiàng)目，故本發(fā)明不會(huì)額外增加孕婦的檢查次數(shù)和負(fù)擔(dān)。

23、(4)本發(fā)明提出的基于孕早期尿液代謝組的妊娠期糖尿病代謝標(biāo)志物，可顯著提高傳統(tǒng)預(yù)測(cè)因子的預(yù)測(cè)能力，并提示了與妊娠期糖尿病發(fā)生存在密切關(guān)聯(lián)的代謝通路。因而該技術(shù)對(duì)妊娠期糖尿病的早期預(yù)防、早期預(yù)測(cè)、高危孕婦識(shí)別、治療靶點(diǎn)的選擇、早期干預(yù)及干預(yù)措施效果評(píng)估均具有較高價(jià)值。