非针对性的代谢组学和蛋白质组学研究揭示了髓过氧化物酶氧化的低密度脂蛋白（LDL）对内皮细胞的多重影响

《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects》：Untargeted metabolomics and proteomics reveal the versatile effects of myeloperoxidase-oxidized LDL on endothelial cells

本研究通过代谢组学和蛋白质组学分析，探讨Mox-LDLs对HUVECs的作用机制。结果表明，Mox-LDLs上调鞘脂类、磷脂类及氧化胆固醇衍生物代谢，分泌三羟基不饱和脂肪酸，并改变与止血、炎症相关的蛋白质表达。

　　在心血管疾病研究领域，特别是动脉粥样硬化的发展过程中，髓过氧化物酶（MPO）及其氧化低密度脂蛋白（Mox-LDL）扮演着重要角色。Mox-LDL不仅对内皮细胞产生刺激作用，还可能在动脉粥样硬化的形成与进展中发挥关键影响。然而，尽管已有大量研究探讨了Mox-LDL的生物学效应，其具体作用机制仍不完全清楚。因此，科学家们采用多种分析手段，包括非靶向代谢组学和蛋白质组学，以更全面地揭示Mox-LDL对内皮细胞的影响，从而加深对这一病理过程的理解。

本研究主要关注的是人类脐静脉内皮细胞（HUVECs）在暴露于Mox-LDL后所发生的代谢和蛋白变化。研究者首先从健康供体的血浆中分离出未氧化的低密度脂蛋白（Nat-LDL），然后通过重组MPO在过氧化氢（H?O?）和氯离子（Cl?）的存在下将其氧化为Mox-LDL。为了确保实验的准确性，氧化后的Mox-LDL会经过PD-10柱去除杂质，随后用于后续实验。所有脂蛋白溶液均在4℃避光条件下保存，并在4天内使用以防止降解。

在细胞培养方面，研究者使用了Lonza Bioscience提供的HUVECs，并通过EGM?培养基使其达到汇合状态。细胞暴露于不同浓度的Mox-LDL和Nat-LDL（0或100 μg/ml，0或1 mg/ml）后，分别收集上清液和细胞裂解物，进行液相色谱-质谱联用（LC-MS）分析。通过Workflow4Metabolomics、MZmine、SIRIUS和MetGem等软件工具，研究团队筛选并鉴定了Mox-LDL处理后影响显著的代谢物。在蛋白质组学分析中，研究者采用DIA-NN和FragPipe-Analyst等方法，检测Mox-LDL处理后差异表达的蛋白质。

研究结果表明，Mox-LDL处理后，HUVECs的代谢物谱发生了显著变化，具体表现为鞘脂类、磷脂类以及氧化胆固醇衍生物的水平上升。此外，还检测到小肽的增加，这可能反映了Mox-LDL的降解过程。在蛋白质组学层面，Mox-LDL处理显著改变了与止血、细胞粘附、血管生成、炎症反应和应激反应相关的蛋白质表达。值得注意的是，线粒体呼吸链相关的蛋白质在Mox-LDL处理后也表现出上调趋势。研究团队还发现，当HUVECs暴露于Mox-LDL时，会分泌一种三羟基不饱和脂肪酸，这种物质可能作为Mox-LDL暴露的生物标志物。

这些发现进一步支持了Mox-LDL能够被HUVECs内化并降解的假设。内化过程可能通过多种机制实现，包括与细胞膜上的受体结合，激活细胞内信号通路，或通过细胞内降解产物间接发挥作用。研究还指出，Mox-LDL可能诱导线粒体活性增强和氧化应激反应，这种效应可能由活性氧（ROS）介导。面对这些应激反应，HUVECs可能启动一系列细胞保护性的抗氧化机制，如谷胱甘肽合成、血红素加氧酶-1（HO-1）的表达等，以维持细胞的生存和功能。

在止血和炎症反应方面，Mox-LDL的作用也显得尤为复杂。一方面，它们可能通过促进炎症因子的释放，如肿瘤坏死因子α（TNF-α）和白细胞介素-8（IL-8），加剧炎症反应；另一方面，Mox-LDL还可能通过刺激特定的促炎反应化解介质（如RvD1）的释放，促进炎症的缓解。这种双重作用表明，Mox-LDL在炎症调节中可能具有多面性，其具体作用取决于细胞类型和氧化条件。例如，Mox-LDL在巨噬细胞和HUVECs中能够显著增加ROS水平，而在人类主动脉内皮细胞（HAECs）中则未观察到这一现象。此外，Mox-LDL对巨噬细胞极化的调控存在争议，一些研究认为它们可能促进巨噬细胞向抗炎表型转化，而另一些研究则表明它们可能通过减少抗炎因子IL-10的分泌，间接导致促炎状态的形成。

除了对炎症因子的影响，Mox-LDL还表现出对内皮细胞功能的抑制作用。它们可能干扰内皮细胞对凝血和纤溶的调控，从而影响血管的稳定性。例如，Zouaoui Boudjeltia等研究发现，低浓度的Mox-LDL（10和50 μg/ml）会降低内皮细胞表面的纤溶能力，导致纤维蛋白在细胞表面积累，并增加内皮细胞的通透性。这些结果表明，Mox-LDL不仅在炎症反应中发挥作用，还可能通过多种机制影响血管的功能和结构。

然而，目前关于Mox-LDL如何与内皮细胞相互作用的机制仍不完全明确。一些研究认为，Mox-LDL可能通过与细胞膜上的受体结合，触发细胞内的信号通路，从而产生一系列生物学效应。另一些研究则推测，Mox-LDL可能通过被内化后产生的降解产物间接发挥作用。为了更全面地了解这些作用机制，本研究采用了非靶向代谢组学和蛋白质组学的方法，对HUVECs在不同处理条件下的上清液和细胞裂解物进行了分析。

通过这一分析，研究团队首次获得了Mox-LDL对内皮细胞激活的代谢组和蛋白质组的全景视图。这种全面的视角有助于揭示Mox-LDL对内皮细胞的复杂影响，包括其对代谢物和蛋白质的调控作用。研究还发现，Mox-LDL与Nat-LDL之间的相互作用可能具有协同效应，例如促进RvD1的分泌。RvD1是一种重要的促炎反应化解介质，能够帮助机体在炎症发生后恢复正常的生理状态。这种效应在Mox-LDL处理后更为显著，而当内皮细胞暴露于铜氧化低密度脂蛋白（Cu-LDL）时则未观察到。

此外，Mox-LDL对内皮细胞功能的调控可能涉及多种信号通路和分子机制。例如，它们可能通过影响线粒体呼吸链的活性，进而改变细胞的能量代谢和氧化应激状态。同时，Mox-LDL还可能通过影响细胞膜上的信号受体，调控炎症反应和细胞粘附等过程。这些复杂的机制表明，Mox-LDL的作用不仅仅是简单的氧化效应，而是通过多种生物学途径共同作用的结果。

在实际应用中，Mox-LDL可能成为研究动脉粥样硬化和相关心血管疾病的重要工具。由于它们在体外环境中表现出与体内病理过程相似的特性，Mox-LDL可以作为模拟体内条件的实验模型。这种模型不仅可以用于研究Mox-LDL对内皮细胞的影响，还可以帮助科学家探索其在炎症反应、血管功能和疾病进展中的作用。通过深入研究Mox-LDL的作用机制，研究人员可能找到新的治疗靶点或干预策略，以减轻动脉粥样硬化及相关疾病的危害。

本研究的发现不仅加深了对Mox-LDL生物学效应的理解，还为未来的相关研究提供了重要的参考。例如，研究结果表明，Mox-LDL可能通过不同的途径影响内皮细胞的功能，包括直接作用和间接作用。这提示研究人员在设计实验时，需要综合考虑多种因素，以更准确地评估Mox-LDL的作用。此外，研究还发现，Mox-LDL可能在某些情况下促进炎症的缓解，这可能为开发新的抗炎治疗策略提供思路。

总体而言，Mox-LDL在心血管疾病研究中的重要性不容忽视。它们不仅与动脉粥样硬化的形成密切相关，还可能通过多种机制影响内皮细胞的功能和血管的稳定性。通过非靶向代谢组学和蛋白质组学的分析方法，研究人员能够更全面地揭示Mox-LDL对内皮细胞的影响，从而为理解其作用机制和开发相关治疗策略提供基础。未来的研究可以进一步探讨Mox-LDL与其他氧化模型（如Cu-LDL）之间的差异，以及它们在不同细胞类型和生理条件下的作用。这些研究将有助于揭示Mox-LDL在心血管疾病中的复杂角色，并为临床治疗提供新的思路和方法。