胃酸吸入致急性肺损伤小鼠模型的代谢标志物鉴定与通路分析:为临床诊疗提供新视角

【字体: 时间:2025年06月06日 来源:European Journal of Medical Research 2.8

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  本研究针对胃酸吸入引发的急性肺损伤(ALI)缺乏敏感生物标志物的临床难题,通过建立小鼠盐酸(HCl)吸入模型,结合LC-MS代谢组学技术,系统鉴定了血清和肺组织中70种差异代谢物,揭示了脂肪酸代谢、脂质代谢及mTOR等关键信号通路的扰动。该研究发表于《European Journal of Medical Research》,为ALI早期诊断和靶向治疗提供了新思路。

  

在重症监护和创伤救治中,胃酸吸入导致的急性肺损伤(ALI)如同一把悬在患者头顶的达摩克利斯之剑——数据显示,高达89%的危重患者曾发生误吸事件,而由此引发的ALI死亡率居高不下。更棘手的是,临床至今缺乏可靠的早期诊断标志物,医生们往往在肺部已出现弥漫性水肿和白细胞浸润时才能确诊,错失黄金救治窗口。这一困境背后,是胃酸吸入引发ALI的分子机制尚未完全阐明,特别是代谢层面的动态变化仍是一片待探索的"黑暗森林"。

为照亮这片未知领域,青岛大学附属医院麻醉科团队联合海军军医大学长征医院,构建了小鼠HCl吸入ALI模型。他们采用气管内灌注pH 1.5盐酸(2 ml/kg)的经典方法,通过HE染色观察到典型的肺泡破裂、肺水肿和炎性细胞浸润,同时支气管肺泡灌洗液(BALF)中蛋白浓度和中性粒细胞计数显著升高,验证了模型可靠性。研究团队随后运用液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)对血清和肺组织进行非靶向代谢组学分析,借助Progenesis QI和SIMCA-P软件进行多变量统计分析,并通过MetaboAnalyst和IPA数据库完成通路富集和网络构建。

模型验证
组织病理学显示HCl组肺泡结构严重破坏,伴随广泛炎症浸润;BALF中蛋白浓度较对照组升高3倍,中性粒细胞占比超过80%,这些数据为后续代谢研究奠定了病理学基础。

差异代谢物鉴定
PCA和PLS-DA分析清晰区分两组样本,共筛选出40个血清标志物(如LysoPCs显著下调)和30个肺组织标志物(如棕榈酸、亚麻酸减少)。值得注意的是,肉碱衍生物如乙酰肉碱的降低与赖氨酸水平升高呈负相关,暗示能量代谢障碍。

通路分析
代谢物富集揭示三大核心扰动:①不饱和脂肪酸代谢(亚油酸、α-亚麻酸);②磷脂代谢(LysoPCs、LysoPEs);③氨基酸代谢(赖氨酸、甲硫氨酸)。网络分析进一步锁定5条关键通路:一氧化氮信号(NO)、神经元型一氧化氮合酶信号(nNOS)、糖皮质激素受体信号、法尼醇X受体/视黄醇X受体激活(FXR/RXR)及雷帕霉素靶蛋白信号(mTOR)。其中mTOR通路的抑制经qPCR验证,与既往研究发现该通路调控肺泡上皮细胞修复的功能高度吻合。

这项研究首次绘制了胃酸吸入ALI的代谢全景图谱,其科学价值体现在三方面:首先,LysoPCs等磷脂代谢物的异常为开发新型液体活检标志物提供了候选靶点;其次,脂肪酸-肉碱代谢轴的失衡提示补充特定脂质可能改善能量供应;最后,mTOR等信号通路的发现为靶向药物研发指明方向。值得注意的是,研究中发现的nNOS通路与肺损伤的关联尚属首次报道,这为后续机制研究开辟了新路径。

当然,该研究也存在局限:如未对所有预测通路进行实验验证,且尚未确定最佳生物标志物组合。正如作者所言,未来需将代谢组学数据转化为临床可用的诊断模型,这需要更大样本的队列验证。但无论如何,这项工作已为破解胃酸吸入ALI的"代谢密码"迈出了关键一步,其成果或将改写临床实践中"事后补救"的被动局面,推动ALI诊疗进入精准预警的新时代。

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