急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome, ARDS）是急重症医学中最具挑战性的疾病之一，其病因复杂，包括感染、创伤、吸入性损伤等多种诱因，引起的急性、弥漫性肺部炎症性疾病，其病理特征为弥漫性肺泡损伤，包括肺水肿、炎症、透明膜和肺泡出血，从而导致严重的低氧血症^[1]。尽管机械通气策略、液体管理和支持治疗不断优化，ARDS的病死率仍然居高不下^[2]。这一困境部分归因于对其异质性病理机制的理解仍不充分。代谢组学是系统分析生物体内小分子代谢物变化的前沿技术，能够捕捉细胞、组织或体液在疾病状态下的整体代谢图谱，反映机体生理与病理状态之间的微妙变化^[3]。相比基因组、转录组及蛋白组学，代谢组学更贴近表型变化，具有较高的敏感性和特异性，在炎症性疾病、肿瘤、心血管疾病等领域的研究与临床转化中已取得重要成果^[4]。在ARDS这一存在剧烈代谢重编程的疾病中，代谢组学有望填补现有分子机制认知的空白，并促进ARDS疾病分型和靶向干预的发展。

1 ARDS的代谢失衡与代谢组学应用基础

ARDS的病理过程不仅涉及细胞因子风暴、氧化应激和免疫紊乱，还伴随显著的代谢重编程现象。研究表明，ARDS患者存在葡萄糖代谢增强、脂肪酸氧化受抑、氨基酸代谢紊乱及线粒体功能障碍等代谢异常^[5-6]。这一代谢状态的改变不仅是炎症应答的反映，也是疾病进展与组织修复的重要调控因素。代谢组学研究通常基于气相色谱-质谱联用、液相色谱-质谱联用及核磁共振波谱等平台，能够高通量、非靶向地筛查体液，如：血浆、支气管肺泡灌洗液、尿液等上百种代谢物，实现对ARDS代谢特征的系统解析^[7-8]。

2 代谢组学揭示ARDS代谢特征与生物标志物

近年来，多项研究利用代谢组学对ARDS进行剖析，揭示其复杂的代谢重编程图谱。Lee等^[9]利用液相色谱-质谱联用分析显示ARDS患者血浆中三羧酸循环中间产物，如延胡索酸显著下降，提示线粒体氧化磷酸化受损。此外，ARDS患者的支气管肺泡灌洗液中磷脂类组分，如鞘磷脂，发生显著定性与定量变化，提示其可能与膜脂代谢紊乱和细胞凋亡相关^[10]。

研究表明，ARDS患者支气管肺泡灌洗液中多种氨基酸水平出现显著异常，支链氨基酸、精氨酸、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酸的浓度出现显著增加^[11]。这些代谢物在疾病分期、转归预测中显示出潜在的生物标志物价值。通过代谢组学整合分析，还可建立代谢评分系统，辅助识别高危ARDS亚型，实现分层管理。

3 代谢组学在ARDS表型分型与精准干预中的潜力

ARDS临床表现异质性强，不同患者对治疗响应差异显著。传统基于氧合指数或X线影像的诊断分型手段难以捕捉分子层面的异质性。而代谢组学有望打破这一局限，实现更细致的分子表型识别。

在Calfee等^[12]提出的“炎症高反应型”与“炎症低反应型”ARDS亚型的基础之上，后续研究尝试将代谢数据整合入分型模型中。Alipanah-Lechner等^[13]报告了与炎症低反应性ARDS患者相比，炎症高反应型的患者早期血浆脂质浓度显着降低，乳酸等代谢物浓度显著升高，并与死亡率高度相关。

此外，基于代谢特征识别的靶点也在探索之中。若干小分子代谢物，如琥珀酸、乳酸、肌酸等，既可作为炎症放大因子，也可作为药物干预靶点，提示代谢调控不仅是诊断工具，更是治疗策略之一^[14-15]。代谢组学未来可能推动代谢相关药物在ARDS治疗中的开发。

4 当前挑战与未来展望

尽管代谢组学为ARDS研究带来诸多突破，但其临床转化仍面临多重挑战。首先，代谢数据受生理状态、营养摄入、治疗干预等因素影响大，数据标准化与质量控制难度高。其次，非靶向代谢组数据解释依赖于代谢通路数据库，但当前数据库尚不完善，尤其是对肺部局部微环境的特异代谢路径研究仍匮乏^[16]。此外，现有研究多为小样本探索性研究，缺乏多中心、大规模前瞻性队列验证。如何将代谢组学与临床表型、其他组学数据（如转录组、蛋白组）深度整合，构建系统性疾病模型，是实现精准医学的关键。

展望未来，随着单细胞代谢组、空间代谢组等新兴技术的发展，代谢组学将实现从群体水平向细胞水平的跃迁，为ARDS的微环境调控机制提供更精确的线索。结合人工智能与机器学习算法，代谢数据的处理与解读将更加高效与智能化，为ARDS的个体化诊疗开辟新路径。

5 小结

总之，代谢组学作为连接基因组与表型的关键环节，正在成为ARDS研究的重要驱动力。它不仅揭示了ARDS中的关键代谢异常，还为分子分型与个体化治疗提供了坚实基础。尽管仍面临技术与转化挑战，但其在ARDS研究与临床应用中的潜力不容忽视。未来，跨学科融合、多组学整合将共同推动代谢组学为ARDS精准医学开辟更广阔的前景。

利益冲突  所有作者声明无利益冲突