基于非靶向代谢组学的主动脉夹层术后代谢重编程机制与通路解析

本研究针对急性DeBakey I型主动脉夹层(AD)术后并发症机制不明的临床难题，采用超高效液相色谱-质谱联用技术(UHPLC-MS)开展纵向代谢组学研究，揭示了以脂质稳态重塑、能量代谢优化和氧化防御网络协同为核心的代谢重编程机制，为术后精准干预提供了多靶点调控框架。

　　

主动脉夹层作为心血管系统的"灾难性事件"，其急性发作时48小时内死亡率超过50%，即便通过孙氏手术等先进技术抢救成功，仍有30%患者面临假腔残留、脑卒中、肾功能衰竭等严重术后并发症。传统研究多聚焦于血流动力学或局部炎症反应，却难以解释术后转归的异质性。更关键的是，学界对急性期AD术前代谢特征的系统性认知仍存在空白，特别是缺乏针对DeBakey I型患者的非靶向代谢组学全景分析。

南华大学衡阳医学院第一附属医院心血管外科团队创新性地采用超高效液相色谱-质谱联用技术(UHPLC-MS)，对30例急性DeBakey I型AD患者术前血清、匹配的术后样本及健康对照开展纵向代谢组学研究。通过正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集，首次构建了术后代谢重编程的三维调控网络，相关成果发表于《European Journal of Medical Research》。

研究团队主要运用三大关键技术：1) 基于UHPLC-Orbitrap Exploris 120质谱平台的非靶向代谢组学分析，检测90例血清样本中43,513个代谢特征；2) 多变量统计分析结合四级置信度体系(Level 1-4)鉴定1,744个代谢物；3) 整合KEGG通路富集与差异丰度评分(DA Score)算法解析代谢网络拓扑结构。样本来自2024年9-12月接受手术的连续病例队列，严格遵循赫尔辛基宣言并经伦理委员会批准(批号2024LL1016001)。

研究结果揭示三个关键发现：

临床基线特征
术后患者呈现典型的多器官应激状态：红细胞(4.22 vs. 3.47×10¹²/L)、血红蛋白(128.70 vs. 106.48 g/L)显著降低(P<0.001)，反映手术相关血液稀释；肌钙蛋白T(37.34 vs. 653.00 ng/L)和BNP(242.80 vs. 1834.00 pg/mL)急剧升高提示心肌损伤；C反应蛋白(5.36 vs. 139.40 mg/L)暴增证实全身炎症反应。这些变化与复杂手术操作(体外循环中位时间219.5分钟)显著相关。

数据质量控制
质控样本在PCA空间紧密聚类(相关系数>0.93)，同位素内标响应相对标准偏差(RSD)中位数仅3.09%，IS1-IS6的保留时间波动<5.5%(除IS4外)，确保数据可靠性。OPLS-DA模型经200次置换验证(R²Y=0.967，Q²=0.872)证实无过拟合风险。

差异代谢物动态模式
筛选出613个显著差异代谢物(VIP>1，P<0.05)，其中苯衍生物Emodin-8-Beta-D-Glucoside(Log₂FC=7.68)在术前组特异性富集，而脂质代谢物甜桦脂醇(betulin，Log₂FC=-1.67)在术后组显著上调。Z分数分析显示术后脂质模块(PC(18:0):Z=1.98)与苯衍生物模块(Z=-2.58)呈镜像表达。

KEGG通路富集

亚油酸代谢通路(hsa00591)成为最显著富集通路(P=0.0136)，环氧二十碳三烯酸(EETs，C14762)水平升高2.14倍，通过抑制NF-κB信号发挥抗炎作用。精氨酸/脯氨酸代谢(hsa00330)与牛磺酸代谢(hsa00430)构成氧化防御协同网络(DA Score=1.0)。

调控网络分析

三大模块形成功能耦合：1)脂质稳态重塑表现为溶磷脂酰胆碱(LPC)减少与EETs增加；2)能量重编程依赖丙酮酸/TCA循环中间体与线粒体氧化磷酸化耦合；3)氧化防御通过谷胱甘肽(GSH)-牛磺酸轴与精氨酸/一氧化氮(NO)通路协同清除ROS。

这项研究开创性地绘制了AD术后代谢重编程的时空图谱，提出"脂质-能量-氧化"三位一体的调控范式。其科学价值在于：1) 发现EETs通过NF-κB抑制减轻血管炎症的新机制；2) 阐明葡萄糖-线粒体耦联优化能量供应的代谢适应策略；3) 揭示ABC转运体介导的GSH动态平衡在氧化防御中的核心作用。临床转化方面，研究为术后并发症预警提供了早期代谢标志物群(LPC、EETs、甜桦脂醇等)，并为开发针对代谢关键节点的多靶点干预策略奠定理论基础。尽管存在样本量有限、部分代谢物功能未明等局限，但建立的方法学框架为后续纵向研究和机制验证指明了方向。