解放军医学院学报

作者：王朝亚, 贾犇黎, 圣豪, 李艳玲

关键词：计算生理学, 肝代谢, 多组学数据, 系统生物学, 代谢通路, 肝病, 生物标志物

背景肝作为代谢调控的核心器官，其疾病状态常伴随代谢网络的重构与功能紊乱，但具体机制尚未系统揭示。多组学数据整合与计算建模，为代谢网络的精准重建与病理机制解析提供了新的研究路径与理论支撑。目的构建肝代谢通路计算模型，并基于多组学数据整合进行参数优化，实现从健康到疾病状态的定量表征，揭示肝病代谢网络重构机制，识别关键调控节点和潜在干预靶点。方法构建包含糖酵解、三羧酸循环、脂肪酸代谢和氨基酸代谢等主要通路的计算模型。利用来自健康对照组及3种肝病患者的转录组学、蛋白质组学和代谢组学数据进行参数优化，通过内部交叉验证和独立队列外部验证评估模型性能，采用参数灵敏度分析和代谢控制分析识别关键调控节点。结果经优化的模型准确预测了3种肝病代谢特征，各项预测代谢物浓度与实验值的相关系数均＞0.85。研究揭示了肝病共有的代谢重编程特征，同时识别出15个关键调控节点，包括3个共性节点(己糖激酶、丙酮酸脱氢酶、脂肪酸合成酶)及12个疾病特异性节点。基于上述发现开发的肝病分类与分期算法，在外部验证队列中分类准确率达92.5%，优于传统方法的76.3%。结论本研究构建了基于多组学数据的肝代谢通路计算模型参数优化方法，定量描述健康和肝病状态下的代谢特征，揭示了代谢网络重构机制，并识别出关键调控节点，为肝疾病的精准诊断和个体化治疗提供计算理论基础，也为基于系统生物学的药物开发提供新思路。

来源：2025年第8期

《解放军医学院学报》期刊编辑部

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