心脏手术相关急性肾损伤的整合脂质组学与蛋白质组学分析：新型生物标志物与分子机制的探索

本研究通过整合蛋白质组学与脂质组学技术，揭示了心脏手术相关急性肾损伤（CSA-AKI）患者血清中185种差异表达蛋白和65种差异脂质分子，发现其富集于花生四烯酸代谢、甘油磷脂代谢等关键通路，并构建了蛋白质-脂质互作网络，为早期诊断和靶向干预提供了新的理论依据。

　　

研究背景与目的

心脏手术相关急性肾损伤（CSA-AKI）是心脏手术后的严重并发症，其发病机制复杂且缺乏早期诊断标志物。本研究通过整合脂质组学和蛋白质组学技术，旨在揭示CSA-AKI的分子特征，发现潜在生物标志物，并探索相关信号通路。

研究方法

研究纳入了34例接受体外循环心脏手术的患者，其中17例发生CSA-AKI，17例为对照组。采用液相色谱-质谱（LC-MS）技术进行非靶向脂质组学分析，并通过数据非依赖采集（DIA）模式进行蛋白质组学检测。通过生物信息学方法整合两组学数据，并采用Pearson相关性分析构建蛋白质-脂质互作网络。

蛋白质组学发现

共鉴定到4411种蛋白质，其中185种存在显著差异表达（59种上调，126种下调）。GO功能分析显示差异蛋白主要涉及细胞过程、应激反应和生物调节等生物学过程。KEGG通路分析表明上调蛋白显著富集于花生四烯酸（AA）代谢、辅酶A生物合成等通路，而下调蛋白则与GnRH信号通路、白细胞跨内皮迁移等相关。蛋白质互作网络鉴定ALB和PRTN3为关键枢纽节点，PTGDS（前列腺素D2合酶）在AA代谢通路中显著上调。

脂质组学特征

共注释到4053种脂质分子，分属48个脂质亚类。CSA-AKI患者血清中胆固醇酯（ChE）、酵母甾醇酯（ZyE）和磷脂酰胆碱（PC）含量最高。发现65种差异表达脂质（64种上调，1种下调），其中磷脂酰乙醇胺（PE）（14:0/22:2）和PE（39:1）显著升高，且与甘油磷脂代谢通路密切相关。多变量统计分析（PLS-DA和OPLS-DA）显示两组脂质谱存在明显分离趋势。

多组学整合分析

Pearson相关性分析显示4种蛋白质与21种脂质呈正相关，7种蛋白质与这些脂质负相关。网络分析发现IGFBP4与多种磷脂酰肌醇（PIP、PIP2、PIP3）及ZyE显著相关，S100A8与甘油三酯TG（49:12）存在正相关。这些相互作用提示IGFBP4可能通过PI3K-AKT通路调节脂质代谢，而S100A8可能通过JAK-STAT通路影响甘油三酯水平。

机制探讨

研究发现AA代谢和甘油磷脂代谢在CSA-AKI早期被激活。PTGDS的上调促进了前列腺素D2的合成，参与炎症反应。IGFBP4与PIPs的相互作用提示PI3K-AKT通路可能通过调节脂质代谢参与肾损伤过程。S100A8作为炎症标志物，可能与术后发热和炎症反应密切相关，并通过JAK-STAT通路影响脂质分解代谢。

临床意义

本研究首次在CSA-AKI患者中建立了蛋白质-脂质互作网络，发现PTGDS、IGFBP4、PE（14:0/22:2）和PE（39:1）等潜在早期诊断标志物。AA代谢、甘油磷脂代谢、IGFBP4-PI3K-PIPs轴和S100A8-JAK-STAT-TG通路的发现为理解CSA-AKI的分子机制提供了新视角。

研究局限性

本研究为单中心探索性研究，样本量较小，需更大规模队列验证。部分脂质分子因数据库限制未能完全鉴定。提出的机制假设需通过体内外实验进一步验证。

结论

整合多组学分析揭示了CSA-AKI早期的蛋白质和脂质代谢紊乱特征，发现了与炎症反应、脂质代谢和信号转导相关的关键分子和通路，为早期诊断和靶向治疗提供了新的研究方向。