近年來，越來越多的研究表明，糖尿病是一種涉及多器官代謝協同失衡的系統性疾病。跨器官代謝網絡的失調不僅影響葡萄糖穩態，還與胰島素抵抗、神經內分泌紊亂、免疫失衡等病理過程密切相關。然而，由于傳統成像技術和數據整合能力的局限，糖尿病在全身代謝網絡層面的動態演變機制仍缺乏系統性認識。

近日，醫學成像科學與技術系統全國重點實驗室胡戰利研究員與北京大學深圳醫院董孟杰教授團隊合作，首次系統描繪了血糖異常進展過程中的多器官代謝網絡動態重塑圖譜，并揭示了神經-外周代謝軸在糖尿病發生發展中的核心調控機制。該研究成果以"Mapping systemic inter-organ metabolic networks across glycemic continuum using whole-body [18F]FDG PET/CT and machine learning"為題，發表在核醫學成像領域TOP期刊European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging上。

本研究采用全身[1?F]FDG PET/CT成像技術，一次掃描即可同步捕捉全身主要器官的全景葡萄糖代謝，結合機器學習與可解釋性分析，為探索糖尿病跨器官代謝失衡提供了全新視角。研究團隊在實驗室前期工作的基礎上?(Sun?et?al,?EJNMMI,?2022;?49(8):?2994-3004)，基于多中心1149例受試者的全身PET/CT數據，利用廣義線性模型校正年齡、性別、BMI等混雜因素，提取20個關鍵器官的代謝特征。通過計算器官間的代謝相關性，團隊分別繪制了正常血糖、糖尿病前期和糖尿病三大群體的全身代謝網絡圖譜，并采用“個體化偏差網絡”概念，用于刻畫每位受試者相對于健康常模的代謝協同異常程度。

在此基礎上，研究團隊結合隨機森林分類器與SHAP可解釋性分析，精準識別出糖尿病早期代謝失衡的關鍵器官通路，尤其是腦-肝臟、腦-胰腺與腦-肌肉三大神經-外周代謝樞紐。這一發現揭示了大腦在調控全身葡萄糖代謝中的核心作用，并為代謝異常的早期預警提供了潛在的影像學生物標志物。

中國科學院深圳先進技術研究院胡戰利研究員、北京大學深圳醫院董孟杰教授為該論文的共同通訊作者。中國科學院深圳先進技術研究院博士后陶學桐為論文第一作者。研究工作得到了醫學成像科學與技術系統全國重點實驗室、國家自然科學基金（數學天元重點專項）、國家重點研發計劃（重大科學儀器設備研發重點專項）和深圳市科技重大專項等項目的資助。

圖1：群體代謝網絡搭建示意圖

圖2：個體代謝網絡搭建示意圖

原文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00259-025-07582-8?sessionid=-2144336730