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帕金森病(Parkinson’s disease，PD)是一种常见的神经系统变性疾病，患者以老年人多见，平均发病年龄为60岁左右，40岁以下起病的青年帕金森病较少见。据统计，，我国60岁以上人群PD的患病率大约是1.0%。而且大部分帕金森病患者为散发病例，仅有不到10%的患者有家族史。帕金森病最主要的病理改变是中脑黑质多巴胺(dopamine, DA)能神经元的变性死亡，表现为自主运动的易化性降低，由此而引起纹状体DA含量显著性减少而致病。导致这一病理改变的确切病因目前仍不清楚，遗传因素、环境因素、年龄老化、氧化应激等均可能参与PD多巴胺能神经元的变性死亡过程。

就目前而言，PD的诊断主要依赖于临床症状的评估，虽然神经成像技术已经很明显的改善了PD的诊断和分期，但是检测费用特别昂贵。因此，许多科研工作者致力于寻找有助于PD诊断的生物标志物，以开辟一条全新的诊断途径。

2021年1月，来自大连医科大学第一附属医院的乐卫东教授及其团队在Molecular Neurodegeneration在线发表了Comprehensive metabolic profiling of Parkinson’s disease by liquid chromatography-mass spectrometry的研究论文，在这项研究中作者利用基于LC-MS的非靶向代谢组学方法来研究3个特征明确的队列中与PD相关的代谢变化，对PD患者的重要代谢紊乱进行综合评价，提高了对PD发病机制的认识，并有助于筛选治疗干预的靶点。本研究确定的生物标志物可能为帕金森病的临床诊断提供新的方法。

1、三个队列差异代谢物鉴定

研究人员采用超高效液相色谱（UPLC，Waters，Manchester，UK）上结合tripleTOF正负离子模式系统进行代谢谱分析，经过对三个队列样本进行检测和分析，最终三个队列分别检测和鉴定出226、202和204个代谢产物，如图2所示：

2、差异代谢物的鉴别和不同差异代谢物与疾病严重程度、病程和年龄的关系

同时研究者为了最大程度的鉴别帕金森病患者的不同代谢物，他们构建了一个PLS-DA模型。从图可以看出，DN-PD的血浆代谢组与HC明显分离（图3a）。并且经过进行置换试验以确保模型没有过度拟合。在队列1 的226种代谢物中，75种代谢物对DN-PD和HC的区分具有显著差异。再进一步使用FDR校准进行Mann-Whitney U试验，发现60种代谢物发生了显著变化（图3b）。其中有50种代谢物被认为是PD中的差异代谢物（图3c），包括酰基肉碱、PCs、FFA、FFA酰胺等43种代谢产物水平下降。7种代谢物（苯乙酰-L-谷氨酰胺、对甲酚葡萄糖醛酸等）的水平在PD中显著升高（图3d）。基于这些在PD中鉴定的差异代谢物，在进一步的通过路径分析可以发现，在不饱和FFAs生物合成（特别是亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸代谢）、类固醇激素生物合成泛酸盐和辅酶A的生物合成和氨基酸代谢途径可能参与了PD的发病机理病变过程。

    通过Hoehn - Yahr (H-Y)分期评估PD研究者发现FFA14:1与疾病的严重程度呈正相关。FFA14:1、PC34:2和吲哚乙酸的水平与疾病的持续时间也呈正相关的关系，而FFA 20:5和FFA 16:2则呈负相关。还发现HC和PD中相关的代谢物还显示出了不同年龄的相关性，其中有醛固酮，泛酸和乙酰甲硫氨酸与HC中的年龄有关，但是与PD中的年龄相关的代谢产物只有1个FFA12:0，基于以上的这些发现可以进一步说明HC和PD具有不同的代谢模式。

3、药物治疗对PD患者血浆代谢的影响

对于抗帕金森病的的药物治疗，患者一般会采取不同类型的药物来治疗。所以为了评估药物可能引起的血浆代谢组学的变化，研究人员又招募了一个独立的人群，包括DN-PD、左旋多巴治疗的PD（DO-PD）、普拉克索治疗的PD（PR-PD）以及左旋多巴和普拉克索联合治疗的PD（CO-PD））和HC进行代谢组学分析。从PLS-DA图可以看出，DN-PD组与DO-PD组没有存在过度拟合的现象，表明两组之间存在显著差异。不过，DN-PD和PR-PD或CO-PD之间的PLS-DA组间并没有显示出明显的分离。这些情况可能说明左旋多巴胺的治疗可能对PD患者的代谢产生非常显著的影响，另外两种模型都不会产生显著影响，经过生物统计学分析可以发现与左旋多巴胺治疗有关的代谢物有11种，主要包括苯酚硫酸盐、溶血磷脂酰胆碱（LPC）、PC、SM、L-3甲氧基三氮、苯丙氨酸等。其中经左旋多巴胺治疗后，L-3甲氧基酪氨酸水平提高的很明显，所以可以认为是左旋多巴胺的主要代谢物（图4b）。相比之下未发现与普拉克索单独治疗相关的代谢物，但发现苯丙氨酸、L-3-甲氧基酪氨酸和PE o-38:6等3种代谢物与联合治疗相关。

通过胆汁酸谱可以发现，与HC组相比，PD组患者初级胆汁酸CA、次级胆汁酸DCA以及结合胆汁酸TDCA、GDCA、GDCS、TCAS和GLCAS显著升高。而且CO-PD组都可以缓解帕金森病患者的BAs升高。不过从PR-PD组来看，经单独治疗后，却没有发现胆汁酸明显的改变。通过计算BAs的比值，研究人员评估了参与BA合成的酶的活性，发现PD中CA/CDCA显著升高，表明胆固醇代谢发生了改变，从代替途径转变为主要途径。此外，与HC相比，DN-PD患者的BA比值大部分增加，表明药物治疗可以减少胆汁酸的生成。

4、PD与HC和NDC的差异代谢物比较

为了进一步验证PD的代谢变化并确定潜在的生物标志物，研究人员收集了另一组血浆样本进行代谢组学分析。结果表明，经治疗的癫痫患者与HC之间无显著差异。研究人员绘制的剩下四种代谢物的ROC曲线如图所示，每种代谢物的AUC值分别为0.702、0.655、0.667和0.700（图5f），为了提高判别能力，经二元logistic回归分析，AUC值可以达到0.821。当区分DN-PD和HC时，相应的ROC曲线得出AUC值为0.832（图5f）。为了验证诊断模型的有效性，我们还评估了它在其他两个队列中的判别能力。如图5g-h所示，在第2组和第3组中，当区分PD和HC时，ROC曲线对应的的AUC值分别为0.801和0.834。当用于区分PD与HC和NDC，AUC值为0.767（图5i）。

通过以上的研究，可以发现多不饱和脂肪酸代谢、BA和类固醇激素生物合成、咖啡因代谢和氨基酸代谢中的代谢紊乱是导致PD产生的关键代谢因素。微生物群的累积衍生的有害代谢物，包括对甲酚硫酸盐、对甲酚葡萄糖醛酸和苯乙酰-L-谷氨酰胺，暗示了肠道内稳态在下游神经退行性过程中的重要作用。这些评估有助于提高我们对PD发病机制的认识，有助于筛选治疗干预的靶点。而且最终确定的代谢物组可能为帕金森病的临床诊断提供新的方法。