尿液代谢组学在新生儿疾病中的应用2026

尿液代谢组学在新生儿疾病中的应用2026代谢组学近年来在新生儿临床应用中展现出巨大潜力

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。尿液代谢组学因样本易于获取和非侵入性收集等优势而备受关注。尿液代谢物源自肾脏对血液的过滤，能够反映代谢的最终状态。尿液代谢组学通过全面分析新生儿体内代谢产物的变化，为新生儿疾病的诊疗提供了全新视角。本文综述了尿液代谢组学在新生儿营养管理、疾病评估中的应用价值与研究进展，以期为新生儿个体化营养管理、疾病早期诊断等提供新思路与方向。一、尿液代谢组学的发展及检测技术20世纪70年代Devaux等

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提出代谢轮廓分析的概念，Tweeddale等

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于1998年研究大肠埃希菌代谢时首次提出代谢组的概念。1999年，Nicholson等

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首次系统提出代谢组学的概念，即在新陈代谢的动态进程中，系统研究代谢产物的变化规律，揭示机体生命活动代谢本质的科学。这一概念的提出标志着代谢组学作为一门独立学科的确立。尿液代谢组学专注于分析尿液中的代谢产物，以揭示生物体的代谢途径和生理状态。目前人类代谢数据库/尿液代谢数据库中已有212种新生儿尿液代谢物的参考值和正常范围，结合López-Hernández等

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统计确定的78种尿液代谢物及实验测量的86种尿液代谢物，现共有378种新生儿尿液代谢物的参考值可公开获取。目前常用的尿液代谢组学代谢物检测技术包括磁共振波谱、气相色谱-质谱（gaschromatography-massspectrometry，GC-MS）和液相色谱-质谱等

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。检测技术的不断进步和新生儿尿液代谢物参考数据库的逐步扩充，为研究新生儿各类疾病的代谢特征奠定了方法学基础。二、尿液代谢组学在新生儿中的应用在新生儿期，细胞快速更新与代谢途径变化等因素会直接显著影响代谢物水平

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。单次血液生化分析难以动态评估代谢状态，而尿液代谢组学具有非侵入性采样的优势，弥补了新生儿传统采血方法侵入性采样困难、操作风险高等不足

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。尿液代谢组学可反复多次采样，动态监测代谢物变化，指导营养管理，发现疾病早期标志物，从而为个体化治疗提供科学依据。（一）营养管理营养管理是影响新生儿健康的关键因素之一，尿液代谢组学为解析新生儿营养状态提供了独特视角，其中喂养类型对尿液代谢谱的影响展现出规律性，是影响新生儿早期尿液代谢特征的关键因素，目前研究较为深入。Dessì等

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对80例足月儿进行的磁共振氢谱尿液代谢组学分析显示，不同出生体重新生儿出生7d后的尿液代谢谱无显著差异，而喂养类型则与特征性的代谢物模式相关，纯母乳喂养儿的尿液母乳低聚糖谱与其母亲乳汁高度一致，而混合喂养儿则未显示该一致性；此外，通过构建临床数据分析模型，比较不同喂养方式对新生儿尿液代谢组的影响，发现纯母乳喂养组尿液中尿素及柠檬酸等代谢物水平较高，而混合喂养组中乳酸与甘氨酸等水平较高，这些特征性代谢物提示了不同喂养模式对新生儿能量代谢与氧化应激状态存在潜在影响。Mok等

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采用液相色谱-质谱技术分析34例早产儿（母乳喂养组14例，配方奶喂养组20例）尿液后发现，母乳喂养组尿液中异亮氨酸和咪唑乳酸（必需氨基酸的关键代谢物）显著上调，提示母乳能更有效满足早产儿生长发育中对关键营养素的需求。Falaina等

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对72例足月儿（母乳组及合生元配方奶组各36例）持续3个月追踪研究结果提示，其尿液代谢效应表现出时间依赖性，短期喂养（<2周）代谢组学差异可能不明显，持续喂养1个月后特征性差异逐渐显现，母乳组以二甲胺为特征性代谢物，配方奶组则表现为甲基琥珀酸及胆汁酸衍生物升高。Piñeiro-Ramos等

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发现，捐赠母乳组和亲母母乳组的早产儿尿液中嘧啶代谢产物谱存在差异，并且该差异主要与肠道菌群的代谢活动有关。嘧啶核苷酸参与脑组织能量代谢，故该代谢途径的变化提示嘧啶代谢可能是母乳摄入改善远期神经发育的潜在机制；此外，亲母母乳组类固醇激素生物合成途径相关代谢物的水平高于捐赠母乳组，可能与母乳中激素含量及捐赠母乳加工处理有关，这为母乳喂养促进神经发育提供了分子层面的解释

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。在关注喂养类型差异的同时，配方奶成分及母乳强化剂的选择同样影响新生儿尿液代谢特征。CalvoBarbosa等

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使用GC-MS/磁共振氢谱技术对53例足月儿进行尿液分析，发现母乳组和配方奶组约40种代谢物存在差异，其中8种为配方奶组独有（如D-葡糖醇），特别指出有机酸尿症诊断中关注的代谢物在配方奶组尿液中也有少量排泄。该研究提示遗传代谢病的临床诊断需建立基于喂养类型的特异性参考区间，临床解读代谢谱时需考虑喂养背景。驴乳与牛乳强化剂的对比研究表明，尽管两者提供同等热量和蛋白质，且整体尿液代谢谱时间动态趋势相似，但关键尿液代谢物存在差异，驴乳强化组半乳糖含量高，牛乳强化组则表现为肉碱、胆碱及支链氨基酸（如亮氨酸）等代谢物水平较高

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。因此，强化剂的来源与组成有可能影响特定的代谢通路。胃肠外营养（totalparenteralnutrition，TPN）对极早产儿营养状态有一定影响，长期应用可能引发肠道功能紊乱与代谢异常。Guardado等

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选取两个独立临床队列进行研究，发现TPN组和肠内喂养组极早产儿尿液代谢物水平存在显著差异，913种代谢物中609种与喂养状态相关，其中88%的代谢物在肠内喂养组的尿液中含量更丰富，多种涉及能量代谢的关键营养素及其衍生物的水平亦较高，为临床早期实施TPN向肠内营养过渡提供了依据，同时证明了尿液代谢组学技术整合临床精准决策的价值。综上，新生儿尿液代谢组学对于营养管理具有一定的指导意义，有助于了解不同喂养类型的代谢效应，未来可深入探索关键代谢通路变化的具体机制及其与健康结局的关系，推动新生儿营养管理向精准医疗迈进。（二）疾病评估1.呼吸系统疾病：对于部分早产儿常见慢性肺部疾病和急性呼吸问题，尿液代谢组学已初步展现出应用潜质。支气管肺发育不良（bronchopulmonarydysplasia，BPD）是一种慢性肺部疾病，超早产儿和极早产儿患BPD的风险更高

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。甜菜碱作为胆碱氧化的产物及甲基供体

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，参与DNA甲基化等多种生物学过程。Pintus等

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针对超早产儿的前瞻性研究发现，BPD患儿生后1周时尿液代谢组学检测中甜菜碱水平显著高于未患BPD的超早产儿。Chiu等

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在患儿校正6月龄时进行横断面比较，发现重度BPD早产儿的尿液甜菜碱水平低于健康足月儿。上述研究提示不同时间点采集的尿液样本可能反应机体不同的代谢状态。机体在疾病早期可能增加合成甜菜碱以应对氧化应激或炎症，导致其水平升高；而疾病后期慢性炎症或代谢耗竭可能导致甜菜碱水平降低。然而Pintus等

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的研究对象为超早产儿，而Chiu等

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的研究对象为早产儿和足月儿，不同的研究对象代谢基线水平存在差异，营养状况等其他影响因素也可能导致研究结果差异。近年来，亦有研究分析早产儿生后36h内尿液，发现岩藻糖、酒石酸、犬尿氨酸与胸腺嘧啶4种代谢物与BPD显著相关，其联合预测模型展现出较好的BPD早期识别能力

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。黄培练等

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研究分析了13例健康早产儿和38例危重早产儿的尿液代谢物，发现BPD患儿相较于健康早产儿、窒息早产儿存在显著的代谢物失调，但该研究并未充分考虑营养模式和治疗干预对代谢物水平的复杂影响，其具体作用机制有待后续深入探究。早产儿另一常见呼吸系统疾病，新生儿呼吸窘迫综合征（respiratorydistresssyndrome，RDS）的尿液代谢特征也已取得一定研究进展。希腊一项研究显示，RDS患儿相较于未患RDS新生儿，尿液代谢物中牛磺酸、丙酮酸水平升高，甘氨酸、亮氨酸等多种氨基酸水平降低，提示RDS患儿糖原合成以及氨基酸和蛋白质代谢途径可能受到影响

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。BPD与RDS患儿已被证实存在不同的代谢异常，但因代谢标志物受到采集时间、发育阶段及多种临床因素的复杂影响，现有研究结果仍存在一定争议，未来需进一步验证这些代谢变化与疾病之间的关联。2.感染性疾病：新生儿败血症是新生儿期常见的严重感染性疾病，而尿液代谢组学在新生儿败血症的诊治中展现出潜力。Mardegan等

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的前瞻性病例对照研究分析了30例早产儿尿液后发现，败血症组多种氨基酸、抗氧化代谢物和炎症相关分子（如犬尿氨酸）与对照组存在差异，尤其苯丙氨酸/酪氨酸/色氨酸代谢和谷胱甘肽代谢途径显著改变，进一步行血代谢组学验证后发现色氨酸和谷胱甘肽代谢紊乱最为显著。色氨酸参与炎症反应、氧化应激和神经元功能等多种病理生理过程，其中犬尿氨酸途径最为重要，涉及炎症、免疫反应及兴奋性神经递质传递

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。鉴于早发型败血症患儿出生时即表现出特异性代谢异常，相关代谢物有望成为新生儿败血症的早期标志物。除细菌感染外，病毒暴露对新生儿代谢状态也会产生影响。López-Hernández等

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对妊娠期新型冠状病毒感染母亲的新生儿（包含早产儿与足月儿）进行了尿液代谢组学分析，发现出生后新型冠状病毒抗体（IgG/IgM）阳性的新生儿尿液中葡萄糖水平显著高于阴性对照组，肉碱、裸花紫珠酰胺等8种代谢物水平则显著降低。西班牙一项多中心研究分析了31例先天性人巨细胞病毒（humancytomegalovirus，HCMV）感染组和22例对照组的新生儿尿液样本发现，HCMV感染组日龄<28d时甜菜碱、甘氨酸等代谢物浓度显著降低，而在日龄28d后并未观察到上述代谢差异

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。这些代谢变化提示病毒暴露可能影响新生儿代谢过程，有望作为新的病毒暴露评估标志物。然而上述研究样本量较小，仅为初步探索性结果，临床价值仍需通过大样本研究并设置其他感染对照组进一步验证。新生儿坏死性小肠结肠炎（necrotizingenterocolitis，NEC）是新生儿重症监护室最常见的胃肠道急症，多数研究认为感染和肠壁炎症是NEC发病的最主要原因

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。研究发现，NEC患儿尿液中丙氨酸、脯氨酸等氨基酸水平降低，而苯丙氨酸、精氨酸水平升高

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，上述改变与能量供应、蛋白质分解、应激等因素有关。Thomaidou等

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研究经尿液代谢组学分析后发现，NEC组与正常对照组早产儿25种代谢物存在差异，包括甜菜碱、柠檬酸等减少及维生素B2/B6失衡等，提示NEC患儿存在能量代谢障碍与氧化应激，为探索尿液代谢组学在NEC中的临床应用提供了新的证据。综上，不同感染性疾病或病原体感染均存在氨基酸代谢、氧化应激和能量代谢等核心通路的紊乱，某些代谢变化可能具有疾病特异性，但当前研究普遍存在样本量小、混杂因素控制不足等问题，其科学性有待进一步验证。3.神经系统疾病：新生儿缺氧缺血性脑病（hypoxic-ischemicencephalopathy，HIE）是新生儿神经发育障碍及脑性瘫痪的主要原因。Piñeiro-Ramos团队

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深度剖析了HYPOTOP试验中55例HIE患儿治疗性低体温（therapeutichypothermia，TH）前后的尿液代谢特征，发现TH干预24h后尿液代谢谱发生了改变，涉及聚糖生物合成及核苷酸代谢等10条关键通路的持续改变。一项意大利研究对53例围产期窒息新生儿予TH治疗，后续根据影像学脑损伤情况分为HIE组21例、非HIE组32例，采用非靶向代谢组学方法纵向分析患儿尿液样本，筛选出35种特征代谢物，其中L-丙氨酸、肌酸在HIE组水平较高，这2种代谢物与细胞能量代谢有关，表明宫内缺氧/HIE期间细胞能量代谢的多模式紊乱；同时，两组L-赖氨酸、L-3-甲基组氨酸在整个72hTH期间浓度持续存在显著差异

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。但该研究尚缺乏轻度HIE队列数据，未来可进一步探索其尿液代谢组学变化，以及通过代谢途径干预改善患儿预后的可能性。尿液代谢谱展现出作为HIE患儿脑损伤无创检测工具的潜力，为临床检测与早期预测预后提供了新视角。4.循环系统疾病：尿液代谢组学有助于有血流动力学意义的动脉导管未闭（hemodynamicallysignificantpatentductusarteriosus，hsPDA）的早期识别和心脏术后状态的评估。Bardanzellu等

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通过对35例胎龄24~32周早产儿生后12h内的尿液代谢组学分析发现，胎龄≤30周非hsPDA组包括3-甲基黄嘌呤在内的多种代谢产物的水平高于hsPDA组，而葡萄糖和乳酸水平较低，共发现9种代谢物在两组间存在统计学差异，提示这些检测到的特定尿液代谢物可能是早期识别hsPDA的潜在指标。Simonato等

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收集了14例完全性大动脉转位新生儿调转术前后的尿液样本，建立了术中药物及其代谢物的排除库，有效规避了药物对代谢谱的干扰，发现术后尿液代谢谱中色氨酸代谢的犬尿氨酸途径变化显著，并从中确定多个潜在标志物，初步揭示了新生儿心脏手术后代谢谱的早期变化。5.遗传代谢性疾病：代谢组学在新生儿遗传代谢病（inheritedmetabolicdisorders，IMDs）中的研究发展较为成熟，已成为新生儿筛查体系的重要组成部分，目前可筛查50余种IMDs，其中血代谢组学为主要诊断方式，尿液代谢组学则用于辅助诊断，但其潜在应用价值不可忽视。IMDs又称先天性代谢异常，在新生儿期常表现为一系列非特异性临床症状，由于该时期是多种IMDs发病的高峰期，及时诊治对提高新生儿存活率及改善预后有重要意义

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