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20年纵向研究发现，相关代谢改变可能早于临床诊断多年出现。
整理：易艾蓝
心力衰竭（心衰，HF）是一种复杂的临床综合征，其发生发展涉及心肌重构、炎症反应、能量代谢紊乱等多种机制。尽管近年来心衰治疗取得显著进展，但如何在临床表现出现之前识别高风险人群，仍是疾病预防领域的重要问题。
既往代谢组学研究已发现，部分血液代谢物与心衰风险相关，但多数研究基于单时间点检测，难以回答：心衰相关代谢改变究竟从何时开始？这些变化是否存在长期演变规律？
近期，首都医科大学附属北京安贞医院刘静教授、齐玥教授团队联合北京大学医学部郑乐民教授团队发表于《Circulation Research》的一项研究[1]，通过中国多省市心血管病队列研究（CMCS）20年随访数据，采用纵向代谢组学分析方法，系统描绘了心衰发生前20年的血清代谢变化轨迹，为理解心衰发生过程中的代谢重塑提供了新的证据。
图：研究文献截图
20年随访发现：23种代谢物与心衰风险相关
研究纳入1728名基线无心衰参与者，获得4774份血清样本，覆盖4个随访时间点，共检测并分析784种代谢物（图1）。研究团队采用纵向统计模型分析不同时间点血清代谢物水平与后续心衰发生之间的关系（图2）。
图1：纵向代谢组学分析心力衰竭风险的研究设计
图2：血清代谢物谱的个体间差异及随时间变化特征
结果显示，在检测的784种代谢物中，共有23种代谢物与心衰风险显著相关（FDR校正P＜0.05）。其中20种代谢物与心衰发生风险呈正相关；3种代谢物与心衰风险呈负相关；9种代谢物此前尚未被报道与心衰相关（图3）。
图3：纵向代谢组学分析发现与心衰风险相关的血清代谢物
值得注意的是，研究并未认为单一代谢物可以直接诊断心衰，而是提示：整体代谢谱的长期变化可能反映未来心衰发生风险。
代谢变化并非突然出现，而是在诊断前多年逐渐形成
为了进一步明确代谢改变出现的时间节点，研究者比较了未来发生心衰者与未发生心衰者的代谢轨迹。结果发现：两组人群的23种心衰相关代谢物水平差异，在临床诊断前超过5年已经开始出现；其中多数代谢变化始于心衰临床表现前15～20年（图4）。
图4：心衰临床诊断前23种相关代谢物变化轨迹
研究进一步对与心衰风险存在关联的173种代谢物（含23种FDR校正P＜0.05的显著相关代谢物，其余为关联程度未达该标准的代谢物）进行轨迹分析，根据随时间变化模式分为4类（图5）：
第一类：长期相对稳定。共包含69种代谢物。其中，约80%（55/69）的代谢物与更高心衰风险相关，主要表现为长期维持较高水平。
第二类：随时间快速升高。包含4种代谢物，主要表现为随随访后期出现明显升高趋势。
第三类：先升高后下降。包含56种代谢物，表现为早期升高、随后下降的动态变化模式。
第四类：持续下降。包含44种代谢物，主要涉及甘油磷脂等代谢类别。部分与较低心衰风险相关的代谢物呈逐渐下降趋势。
图5：心衰发生风险相关代谢物的长期变化轨迹及代谢通路特征
这一结果提示，心衰相关代谢异常可能经历长期动态演变过程，而非疾病晚期才出现。
不同代谢疾病背景，心衰相关代谢模式存在差异
心衰具有明显异质性，高血压、肥胖、糖代谢异常等基础疾病均可增加发生风险，但其潜在代谢机制可能并不完全一致。研究进一步分析不同代谢异常人群的代谢特征。
高血压人群：与心衰风险相关的代谢物主要集中于氨基酸代谢、脂肪酸相关代谢、精氨酸和脯氨酸代谢通路。研究提示，这些代谢改变可能与心肌能量代谢异常以及血管舒张相关过程有关。
超重/肥胖人群：心衰相关代谢物更多涉及脂质代谢异常、氧化应激以及相关代谢通路。
糖代谢异常人群：表现出不同的代谢特征，包括激素相关代谢以及胆汁酸合成等通路改变。
这些结果说明，未来心衰风险评估可能需要考虑患者基础代谢状态，而不仅依赖传统危险因素。
结语
本研究通过长期重复测量血清代谢物水平，构建了心衰发生前20年的动态代谢变化图谱。相比既往基于单时间点检测的研究，该研究进一步揭示了代谢异常出现的时间顺序，发现部分代谢信号在心衰临床诊断前多年已经发生改变。
不过，需要强调的是，目前研究结果主要反映的是代谢物水平与心衰风险之间的关联，尚不能证明这些代谢变化直接导致心衰发生，相关代谢物能否作为临床风险标志物或干预靶点，仍需进一步机制研究和前瞻性临床验证。对于临床实践而言，该研究提示，未来心衰管理可能不仅需要关注已经出现的心脏结构和功能异常，还应进一步探索代谢层面的早期风险分层策略。
专家点评
刘静教授
本研究依托长达20年随访的中国多省市心血管病队列，运用纵向代谢组学首次绘制出心衰发病前20年血清代谢动态演变图谱，突破既往单时点静态关联分析的局限，在心衰早期预警领域具有突破性创新价值。
既往学界普遍认为代谢紊乱是心脏功能受损后的继发改变，本研究通过4个时点重复检测的784种代谢物，识别出23种心衰风险核心代谢物，其中9种为全新关联标志物。研究证实心衰相关代谢重塑早在临床确诊前15-20年就已启动，确诊前5年人群间代谢差异会更大，从时间维度揭示了心衰发病前存在长期渐进的代谢重塑，拓展了学界对心衰自然病程的认知，为心衰防控窗口前移前移提供关键证据。同时研究将心衰关联代谢物划分为四类动态轨迹，并针对高血压、肥胖、糖代谢异常等代谢异常人群解析各自独特的代谢通路，阐明心衰发病存在显著人群异质性，为精准分层风险评估，制定个体化预防策略提供分子基础。
从临床转化层面，该成果为心衰一级预防开辟了新路径。现有心衰筛查依赖心脏超声、晚期血液指标，难以实现早期预警。而本研究证实代谢谱变化可提前20年预判心衰风险，未来可开发多代谢物联合血液早筛模型，对高危群体开展代谢风险分层；同时不同代谢异常人群的特异代谢通路也为早期代谢干预，阻断临床前心脏损伤提供潜在靶点。
现阶段研究仅明确了代谢物与心衰风险的关联，二者的因果关系、标志物临床效能与干预价值仍需多中心前瞻性试验验证。但这项20年纵向研究革新了心衰防控研究思路，为探索更早期的心衰风险识别窗口提供了新的代谢组学证据，也为完善心衰风险分层和早期预防策略、降低远期心衰发病负担提供了重要科学依据。
专家简介
刘 静
首都医科大学附属北京安贞医院
二级教授，博士生导师，首都医科大学附属北京安贞医院教育处处长兼临床与流行病研究中心主任，北京市心肺血管疾病研究所副所长、北京市心脏病防治办公室常务副主任
入选“国家百千万人才工程”，并获得“有突出贡献中青年专家”称号，享受政府特殊津贴
中华医学会心血管病学分会预防管理学组副组长、中华预防医学会心脏病预防与控制专委会常务委员、北京预防医学会流行病学专业委员会副主任委员、北京高血压防治协会心血管代谢医学专业委员会副主任委员、《中华心血管病杂志》编委、Cardiac Research 期刊编委、Nature 旗下NPJ Cardiovascular Health 杂志主编
致力于心血管病流行病学研究，主持多项国家级课题，发表论文200余篇，包括作为第一/通讯作者在JAMA、Eur Heart J、JACC、Nature Communications、Lancet Planetary Health、Circulation Research 等顶级期刊发表的论文，入选2025年度心血管病领域全球前2%顶尖科学家榜单，获教育部科技进步一等奖等奖项
齐玥
首都医科大学附属北京安贞医院
教授、博士生导师，临床与流行病研究中心PI
入选北京市高创计划青年拔尖人才，北京市科技新星，北京市朝阳区凤凰计划领军人才
中华预防医学会健康测量与评价专委会委员、中国生物化学与分子生物学会脂质与脂蛋白青委常委、北京医学会临床流行病学和循证医学分会第二届青年委员、北京预防医学会流行病学专委会委员、北京医学会健康管理学分会第三届委员会心血管健康学组委员、北京生理科学会血管医学专业委员会临床研究方法学组副组长、北京高血压防治协会心血管代谢专委会委员
主要研究方向为心血管流行病学。主持10余项国家和省部级课题，迄今以第一/通讯作者在Eur Heart J、JACC、Circulation Research等国际有影响力期刊发表SCI收录论文40余篇，授权国际和国内发明专利各1项，申请国内发明专利6项
郑乐民 教授
北京大学心血管研究所副所长，北京大学基础医学院党委委员，北大博雅特聘教授；全国重点实验室主任助理，基础医学院心脑血管和代谢学科群副主任。国家万人-科技创新领军人才；国家万人-青年拔尖人才（青拔）；国家“优秀青年基金”获得者（优青）；教育部“新世纪人才”人才基金。作为第一完成人获得2022年北京医学科技奖一等奖和2022年度北京市科学技术奖二等奖。主持国自然血管重大等8项国自然基金，作为项目负责人等参加科技部重大专项6项，主持北京市重点基金等3项与京津冀联合基金。入选2025年全球前2%顶尖科学家“年度影响力”榜单。
参考文献：
[1].Li J, Ding S, Yang Z, et al. Metabolomic Profiles and Changes During the 20 Years Preceding Heart Failure. Circulation Research. 2026;139:e328542. DOI:10.1161/CIRCRESAHA.126.328542.
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责任编辑：银子
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