近期,Cell Reports Medicine在线发表了华中科技大学刘刚教授、黄恺教授以及中国疾病预防控制中心周脉耕研究员的联合研究成果“Phenotypic heterogeneity of type 2 diabetes and risks of all-cause and cause-specific mortality”。该研究基于中国全国代表性人群,率先利用新的机器学习算法DDRTree识别出具有不同特征的2型糖尿病亚型,并预测其死亡风险存在显著差异,同时开发了一款在线风险评估工具,为糖尿病的精准防控提供了新思路。

专家简介
刘刚 教授
华中科技大学同济医学院公共卫生学院教授,博导,院长助理。获选国家海外高层次青年人才计划,湖北省杰青,湖北省百人计划和楚天学者。主要从事2型糖尿病及其并发症的早期预测和干预研究。主持国家科技重大专项课题、国家重点研发计划课题等。
在国际权威期刊发表SCI论文170余篇,其中以通讯或第一作者(含共同)在Lancet Diabetes Endocrinology、Lancet Healthy Longevity 、Nature Food、Nature Human Behaviour等发表80余篇,7篇入选 ESI高被引论文,共同执笔专家共识3项。入选全球前2%顶尖科学家榜单。担任European Journal of Nutrition、Nutrition & Metabolism副主编。
2型糖尿病是全球最常见的慢性病之一,但它并不是一种“单一模式”的疾病。不同患者在血糖、体重、血脂及并发症风险上存在显著差异:有些患者在偏瘦时即发病,有些则伴随严重肥胖;部分患者更易发生心血管并发症,而另一些则更容易出现肾脏或其他并发症。这种差异体现了糖尿病的复杂异质性。识别糖尿病的异质性,对于个体化诊疗、改善长期预后至关重要。然而,以往研究多将糖尿病患者“硬性”划分为固定类别,忽略了糖尿病患者表型在不同个体间的渐进、连续变化。
该研究基于中国全国代表性人群(CCDRFS),纳入10 091名新发2型糖尿病患者。研究团队创新性地应用判别降维树算法(DDRTree),将常规临床指标(如HbA1c、BMI、血压、血脂)转化为直观的“树状图谱”,在二维结构中展示患者表型的连续分布。图谱上的每个点代表具有特定表型特征的个体,混合特征的患者位于主树干中心,极端表型逐渐延伸至树梢,从而更清晰地呈现糖尿病的异质性,避免了传统“硬性分类”的局限。

图1. 新诊断2型糖尿病患者代谢风险因素表型异质性的可视化
研究发现,中国2型糖尿病人群不同表型与死亡风险呈现显著差异:
位于树右侧的患者:表现为血压升高和肥胖,心血管疾病(CVD)和全因死亡风险显著升高;癌症死亡风险分布与全因死亡相似,但未达到统计学显著性。
位于树左上部的患者:表现为HbA1c升高、血脂异常(总胆固醇、甘油三酯升高且高密度胆固醇降低)及中度肥胖,糖尿病酮症酸中毒/昏迷死亡风险最高。
位于树左下部的患者:表现为较高的高密度胆固醇和总胆固醇水平,慢性阻塞性肺疾病(COPD)死亡风险显著升高。

图2. 新诊断2型糖尿病全因及特定死因死亡风险异质性的可视化
另外,在基于UK Biobank新发糖尿病人群的验证分析中,各特定死因死亡风险分布总体与CCDRFS一致。但CVD死亡高风险主要集中在肥胖、血脂异常并伴有中度高血糖的人群中,这与中国人群中CVD死亡高风险主要由血压升高和肥胖驱动略有不同。这些结果不仅部分验证了中国人群研究的发现,也揭示了中国糖尿病人群特有的风险模式,尤其是血压与心血管死亡风险之间的关联更为突出。
此外,本研究还开发了一款在线风险评估工具,患者只需输入年龄、性别和7项常见临床指标,即可“定位”到表型树状图上,并预测未来全因死亡、CVD死亡、糖尿病酮症酸中毒/昏迷死亡或COPD死亡风险。
综上,基于常规检测指标构建的表型“树状图谱”及其在线风险评估工具,有望更直观地识别高危人群,实现早期干预,从而为糖尿病的精准防控提供新的科学依据。
华中科技大学公共卫生学院博士研究生邱子馨为第一作者,刘刚教授为最后通讯作者,华中科技大学黄恺教授、中国疾病预防控制中心周脉耕研究员为共同通讯作者。研究得到国家科技重大专项、国家自然科学基金等资助。
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专家简介
刘刚 教授
华中科技大学同济医学院公共卫生学院教授,博导,院长助理。获选国家海外高层次青年人才计划,湖北省杰青,湖北省百人计划和楚天学者。主要从事2型糖尿病及其并发症的早期预测和干预研究。主持国家科技重大专项课题、国家重点研发计划课题等。
在国际权威期刊发表SCI论文170余篇,其中以通讯或第一作者(含共同)在Lancet Diabetes Endocrinology、Lancet Healthy Longevity 、Nature Food、Nature Human Behaviour等发表80余篇,7篇入选 ESI高被引论文,共同执笔专家共识3项。入选全球前2%顶尖科学家榜单。担任European Journal of Nutrition、Nutrition & Metabolism副主编。
2型糖尿病是全球最常见的慢性病之一,但它并不是一种“单一模式”的疾病。不同患者在血糖、体重、血脂及并发症风险上存在显著差异:有些患者在偏瘦时即发病,有些则伴随严重肥胖;部分患者更易发生心血管并发症,而另一些则更容易出现肾脏或其他并发症。这种差异体现了糖尿病的复杂异质性。识别糖尿病的异质性,对于个体化诊疗、改善长期预后至关重要。然而,以往研究多将糖尿病患者“硬性”划分为固定类别,忽略了糖尿病患者表型在不同个体间的渐进、连续变化。
该研究基于中国全国代表性人群(CCDRFS),纳入10 091名新发2型糖尿病患者。研究团队创新性地应用判别降维树算法(DDRTree),将常规临床指标(如HbA1c、BMI、血压、血脂)转化为直观的“树状图谱”,在二维结构中展示患者表型的连续分布。图谱上的每个点代表具有特定表型特征的个体,混合特征的患者位于主树干中心,极端表型逐渐延伸至树梢,从而更清晰地呈现糖尿病的异质性,避免了传统“硬性分类”的局限。

图1. 新诊断2型糖尿病患者代谢风险因素表型异质性的可视化
研究发现,中国2型糖尿病人群不同表型与死亡风险呈现显著差异:
位于树右侧的患者:表现为血压升高和肥胖,心血管疾病(CVD)和全因死亡风险显著升高;癌症死亡风险分布与全因死亡相似,但未达到统计学显著性。
位于树左上部的患者:表现为HbA1c升高、血脂异常(总胆固醇、甘油三酯升高且高密度胆固醇降低)及中度肥胖,糖尿病酮症酸中毒/昏迷死亡风险最高。
位于树左下部的患者:表现为较高的高密度胆固醇和总胆固醇水平,慢性阻塞性肺疾病(COPD)死亡风险显著升高。

图2. 新诊断2型糖尿病全因及特定死因死亡风险异质性的可视化
另外,在基于UK Biobank新发糖尿病人群的验证分析中,各特定死因死亡风险分布总体与CCDRFS一致。但CVD死亡高风险主要集中在肥胖、血脂异常并伴有中度高血糖的人群中,这与中国人群中CVD死亡高风险主要由血压升高和肥胖驱动略有不同。这些结果不仅部分验证了中国人群研究的发现,也揭示了中国糖尿病人群特有的风险模式,尤其是血压与心血管死亡风险之间的关联更为突出。
此外,本研究还开发了一款在线风险评估工具,患者只需输入年龄、性别和7项常见临床指标,即可“定位”到表型树状图上,并预测未来全因死亡、CVD死亡、糖尿病酮症酸中毒/昏迷死亡或COPD死亡风险。
综上,基于常规检测指标构建的表型“树状图谱”及其在线风险评估工具,有望更直观地识别高危人群,实现早期干预,从而为糖尿病的精准防控提供新的科学依据。
华中科技大学公共卫生学院博士研究生邱子馨为第一作者,刘刚教授为最后通讯作者,华中科技大学黄恺教授、中国疾病预防控制中心周脉耕研究员为共同通讯作者。研究得到国家科技重大专项、国家自然科学基金等资助。
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