目的（1）基于纵向队列和孟德尔随机化研究探讨童年期肥胖与青春期发动提前的纵向因果关联;（2）基于非靶向代谢组学研究,识别童年期肥胖个体中诱导青春期发动提前的尿液代谢特征及其潜在作用。方法研究一的调查对象来自2016年3月已建立的基于人群的前瞻性“青春期千人队列”,基线（第1波调查）招募了2所小学1 263名1～3年级儿童,平均BMI为（18.02±3.07）kg/m~2,平均年龄为（8.07±0.75）岁。每年进行一次问卷调查、体格测量（身高、体重）,并计算儿童体质量指数,根据在2018年推出的一项关于《学龄儿童青少年超重与肥胖筛查》的中华人民共国和国行业标准（WS/T 586—2018）进行童年期肥胖的判定。通过视诊和触诊相结合的方法,同时参考Tanner分期（Ⅰ期～Ⅴ期）的标准以及标准的青春期发育图谱来评估女童乳房发育状态,当女童乳房发育达到或超过Tanner II期表示已经开始发育;依据Prader睾丸模型测量男童睾丸容积,达到4 ml界定为青春期启动。依据“中国儿童青春期发育协作组”制定的中国儿童青少年乳房发育和睾丸容积第25百分位年龄（P25年龄）划界值判定青春期发动提前,即女童乳房发育Tanner II期≤8.00岁,男童睾丸容积达到4 ml≤9.70岁（达到3 ml≤8.76岁）。同时,在第2波调查期间（2017年）收集儿童口腔拭子进行DNA提取和SNP分型,分别识别了11个儿童肥胖相关SNPs和17个青春期提前相关SNPs,用于评估儿童的多基因遗传风险。除去问卷填写不合格、未提供口腔拭子样本以及DNA检测浓度不足者,共1 009名儿童继续进行第3波调查,随后除去12名DNA检测无效的儿童,在截止2019年,共进行了4次年度随访调查,最终保留997名儿童（男童418名,女童579名）纳入分析。研究二的对象来自2022年5月新建立的“禹会儿童发育队列”,基线共招募了2 063名1～6年级儿童。通过年度问卷调查收集家庭、出生及人口统计学资料,并开展每6个月一次的体格测量（身高、体重）和青春期发育检查（女童乳房发育和男童睾丸容积）,体质量指数和男女童青春期发育检测以及童年期肥胖的判断评估方法如上,并依据来自“中国儿童青春期发育协作组”人员共同制定的中国儿童和青少年乳房发育Tanner II期和睾丸容积达到4 ml的第50百分位年龄（P50年龄）划界值判定青春期发动提前,即女童乳房发育Tanner II期≤9.18岁,男童睾丸容积超过4 ml≤11.02岁。同时,在基线时收集儿童晨尿生物样本用于代谢检测。采用巢式病例对照研究方法,选取基线调和随访调查中评估为青春期发动提前的40名肥胖儿童,对照组根据年龄和性别匹配选取40名青春期未发育的肥胖儿童,并进一步对这些儿童的尿液样本进行非靶向代谢组学检测。研究一中,采用工具变量的方法,通过孟德尔随机化设计的多基因风险来估计BMI和青春期发动提前间的因果效应;采用限制立方样条Cox回归评估青春期前BMI与青春期发动提前的剂量反应关联。研究二中,采用正交偏最小二乘判别法比较青春期发动提前和未发育组的肥胖儿童尿液代谢特征的差异,筛选肥胖诱发青春期提前相关的尿液代谢生物标志物,并通过受试者工作特征曲线和曲线下面积来评估儿童肥胖相关的尿液代谢生物标志物对青春期发动提前风险的预测效应。结果研究一基线时共纳入1 263名6.33～10.17岁儿童,其中肥胖儿童占比26.8%,男女童青春期发动提前的比例分别为0.7%和9.8%。随访结束时,共纳入997名儿童进行最终分析,平均BMI为（20.09±3.93）kg/m~2,平均年龄为（11.41±0.59）岁,肥胖儿童占比22.6%,最终观察到91.7%的女童乳房已发育,53.6%的男童睾丸已发育,其中男女童青春期发动提前比例分别为9.9%和24.5%。肥胖男女童的青春期发动提前占比分别为11.8%和48.2%。孟德尔随机化分析结果显示,青春期前BMI与女童乳房发育提前存在因果关联（β=0.18,95%CI:0.01,0.29;P=0.005）。在男童中,未观察到青春期前BMI与男童睾丸发育提前的关联（β=0.07,95%CI:-0.08,1.92;P=0.113）。限制性立方样条分析结果发现,与对照组（青春期前BMI为15.70 kg/m~2）相比,在达到青春期前BMI峰值（BMI=20.75 kg/m~2）之前,女童青春期发动提前风险随青春期前BMI的增加而升高;在这一峰值之后,女童青春期发动提前风险随青春期前BMI的增加而降低（P＜0.001）。男童中,与对照组（青春期前BMI为16.10 kg/m~2）相比,在青春期前BMI介于16.10kg/m~2（P25）至17.35 kg/m~2（P40）之间,男童青春期发动提前风险随青春期前BMI的增加而增加。研究二中,80名肥胖男童和女童的平均年龄分别为（9.73±0.83）岁和（7.87±0.69）岁,平均BMI分别为（19.16±3.89）kg/m~2和（16.51±2.33）kg/m~2。采用超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）的分析技术来进行儿童尿液的非靶向代谢组学检测,共识别出761种可注释代谢化合物,OPLS-DA模型提示其中36种在未发育与青春期发动提前组中存在显著差异。根据性别分层和ROC曲线下面积分析发现,肥胖男童的5-甲氧基色氨酸（5-methoxytryptophol）、8-甲氧基犬尿酸（8-methoxykynurenate）、吡咯烷（pyrrolidine）、嘧啶（pyrimidine）、棕榈油酰乙醇酰胺（palmitoleoyl ethanolamide）、网状黄嘌呤（reticulataxanthin）、酪氨酸（tyromycic acid）、敌敌畏（dichlorvos）、肠内酯（enterolactone）和PC（20:5（5Z,8Z,11Z,14Z,17Z）/P-18:0）水平增加与青春期发动提前有关。肥胖女童的棕榈油酰乙醇酰胺（palmitoleoyl ethanolamide）水平升高和阿兰内酯（alantolactone）水平降低与青春期发动提前有关。这些差异代谢物在一些关键代谢过程具有调节作用,反映了肥胖儿童发育过程中的HPG轴调节效应（如芳香族氨基酸5-甲氧基色氨酸和8-甲氧基犬尿酸、棕榈油酰乙醇酰胺）、内分泌干扰作用（如性类固醇孕烯醇酮、有机磷农药、植物雌激素肠内酯等）、胰岛素抵抗（如氧化三甲胺和亚油基肉碱）、炎症和氧化应激效应（如阿兰内酯、PC（20:5（5Z,8Z,11Z,14Z,17Z）/P-18:0））。结论本研究结果为青春期前BMI与女童乳房发育提前间存在因果关联和倒“U”型的非线性关联提供了强有力的证据。尽管在男童中未观察到青春期前BMI与睾丸发育提前的因果关联,但在正常体重男童中,观察到了二者之间的非线性关联。进一步的非靶向代谢组学研究有助于阐明这一关联的潜在机制,结果表明肥胖儿童尿液代谢谱中涉及HPG轴调节、内分泌干扰、胰岛素抵抗、炎症和氧化应激相关代谢生物标志物水平的变化可能预测男女童青春期发动提前。