单细胞与批量转录组联合机器学习揭示颈动脉粥样硬化中乳酸化修饰核心基因SOD1/DDX42/PDLIM1的诊断价值

本研究针对颈动脉粥样硬化(CAS)缺乏乳酸化修饰相关诊断标志物的问题，通过整合scRNA-seq与Bulk-seq数据，结合10种机器学习算法，鉴定出SOD1、DDX42和PDLIM1三个乳酸化相关核心基因。这些基因在斑块稳定性中起保护作用，并与免疫浸润显著相关，为CAS的诊疗提供了新靶点。

　　

颈动脉粥样硬化是导致脑卒中的主要元凶，其发病机制涉及复杂的代谢-免疫交互作用。近年来，乳酸化修饰（lactylation）作为连接糖代谢与表观遗传调控的新型修饰方式，在肿瘤和炎症性疾病中备受关注，但在动脉粥样硬化领域仍属空白。更棘手的是，当前临床缺乏能准确评估斑块稳定性的分子标志物。针对这一双重挑战，哈尔滨医科大学附属第一医院血管外科Gaoyan Liu团队创新性地采用多组学整合策略，在《Scientific Reports》发表的研究揭示了乳酸化修饰在颈动脉斑块中的关键作用。

研究团队运用四大关键技术：从GEO数据库获取3例CAS的scRNA-seq和291例Bulk-seq数据；通过Seurat包进行单细胞聚类和乳酸化评分；采用10种机器学习算法（包括RSF、Enet、GBM等）筛选标志物；利用临床标本进行HE染色和免疫组化验证。

scRNA-seq数据揭示颈动脉斑块11种细胞亚群
通过UMAP分析鉴定出CD4⁺ T细胞、γδT细胞等11类细胞，其中γδT细胞乳酸化评分最高，而浆细胞最低。高乳酸化组中VSMCs（血管平滑肌细胞）比例增加，且与MYC靶标、mTORC1等促癌通路显著正相关。

多组学交叉锁定17个乳酸化差异基因
整合分析发现LCP1等7个上调基因和PDLIM1等10个下调基因。GO分析显示这些基因富集于病毒应答和细胞连接，KEGG提示参与血管平滑肌收缩和剪接体通路。

机器学习筛选核心诊断标志物
通过101种算法组合构建模型，最终确定SOD1（超氧化物歧化酶）、DDX42（RNA解旋酶）和PDLIM1（支架蛋白）为核心基因。单细胞表达谱显示DDX42在成纤维细胞高表达，而SOD1在NK细胞富集。

免疫微环境调控网络解析
ssGSEA分析发现核心基因与CD56^high NK细胞、Th17等呈负相关。PDLIM1低表达组TLR信号通路激活，SOD1下调则关联氧化应激增强，提示其通过调控免疫-氧化平衡维持斑块稳定。

临床验证揭示保护作用
对20例手术标本的免疫组化显示，不稳定斑块中SOD1/DDX42/PDLIM1蛋白表达显著低于稳定斑块，证实三者具有抑制斑块恶化的保护效应。

该研究首次系统描绘了颈动脉粥样硬化的乳酸化修饰图谱，突破性地将代谢重编程、表观遗传与免疫微环境调控三者联动。发现的SOD1/DDX42/PDLIM1标志物组合不仅为无创诊断提供新工具，更揭示了乳酸化修饰通过调控γδT细胞功能、氧化应激和TLR信号通路影响斑块稳定性的分子机制。特别值得注意的是，PDLIM1作为新型免疫调节因子，其抑制Th17炎症反应的作用为开发靶向免疫代谢疗法提供了理论依据。未来研究可进一步探索乳酸化酶类抑制剂在CAS治疗中的应用潜力。