基于胆汁酸代谢组学构建妊娠期糖尿病发病风险预测模型

摘要

目的 基于靶向血清胆汁酸代谢组学，构建妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus, GDM)发病风险预测模型。方法 依托前瞻性出生队列人群，测定孕早期血清中32种胆汁酸水平。采用最小绝对值收敛和选择算子(LASSO)筛选GDM生物标志物组，利用极限梯度提升树算法(XGBoost)构建预测模型，并采用bootstrap法评估模型性能；通过SHapley加性解释(SHAP)方法评估各胆汁酸在模型中的重要性及其预测价值。结果 基于胆汁酸代谢组学构建的预测模型表现良好(AUC≥0.840),优于传统风险因素预测模型(AUC=0.828),联合传统风险因素后预测性能更佳(AUC≥0.885)。筛选出的关键胆汁酸包括甘氨熊去氧胆酸-3-硫酸(GUDCA-3S)、牛磺脱氧胆酸-3-硫酸(TDCA-3S)、牛磺石胆酸(TLCA)、甘氨猪胆酸(GHCA)、熊脱氧胆酸(UDCA),以及甘氨胆酸∶胆酸(GCA∶CA)与胆酸∶鹅脱氧胆酸(CA∶CDCA)比值。其中，GUDCA-3S、TDCA-3S浓度升高及GCA∶CA、CA∶CDCA比值升高与GDM风险增加相关；TLCA、GHCA及UDCA浓度升高则与GDM风险降低相关。结论 基于胆汁酸代谢组学构建的GDM发病风险预测模型具有良好效能，相关胆汁酸指标可作为潜在生物标志物，为GDM早期识别、代谢调控及机制研究提供支持。

关键词

出生队列 / 妊娠期糖尿病 / 胆汁酸 / 预测模型 / SHapley加性解释

基金资助

国家重点研发计划“政府间国际科技创新合作”专项（No.2022YFE0132900）; 广西自然科学基金杰出青年科学基金项目（No.2024GXNSFFA010012）