脓毒症中循环游离DNA清除障碍揭示肝脏功能受损主导疾病进程

研究人员针对脓毒症诊断和病理机制研究的瓶颈问题，通过多组学方法系统解析了循环游离DNA(cfDNA)的甲基化图谱、片段化特征和核小体足迹。研究发现脓毒症患者cfDNA水平激增41倍主要源于肝脏清除功能障碍，而非特定细胞死亡增加；同时证实cfDNA保留宿主基因活性和病原体信息，为脓毒症实时监测提供了新型分子标志物。该研究发表于《Cell Genomics》，为理解脓毒症器官损伤机制开辟了新视角。

　　

脓毒症作为全球每年导致1100万人死亡的危重症，其病理机制和早期诊断始终是重症医学领域的重大挑战。传统生物标志物如CRP和降钙素原虽广泛应用，但难以反映器官特异性损伤。循环游离DNA(cfDNA)作为新兴液体活检标志物，在肿瘤和产前诊断中表现突出，但其在脓毒症中的生物学特征和临床价值尚不明确。牛津大学(University of Oxford)的研究团队通过创新性的多组学研究，揭示了cfDNA在脓毒症中的独特景观。

研究采用十一种转化酶辅助吡啶硼烷测序(TAPS)技术，对46例脓毒症患者和12名健康对照的86份血浆样本进行全基因组甲基化分析，同步检测片段分布和末端基序特征。通过整合单细胞转录组数据和计算去卷积算法，建立了脓毒症cfDNA的多维度解析体系。

研究首先发现脓毒症患者cfDNA浓度较健康对照激增41.2倍，且浓度与疾病严重程度呈正相关：ICU患者浓度高于普通病房10倍，需要血管活性药物支持的患者cfDNA水平更高。值得注意的是，甲基化去卷积分析显示两组cfDNA细胞来源组成相似，排除了特定细胞类型（如中性粒细胞）大量死亡导致cfDNA堆积的假说。

片段化分析发现脓毒症cfDNA呈现更显著的亚核小体片段积累和DNASE1L3相关末端基序(5'-CCNN)富集，提示cfDNA在循环中暴露于核酸酶的时间延长。这些特征与胆红素水平显著相关，符合肝脏库普弗细胞清除功能障碍的病理特征。研究人员创新性地建立阻尼谐振子模型，定量分析显示肝实质和库普弗细胞来源的cfDNA核小体振荡信号在肝功能异常患者中显著增强。

研究还发现cfDNA携带病原体信息，通过宏基因组分析在28.6%的血培养阳性患者中检测到相应病原体序列。甲基化动态分析揭示肝损伤患者cfDNA中肝细胞特异性基因区域甲基化降低，反映肝细胞DNA释放增加；而造血重编程过程则表现为巨核红系祖细胞(MEP)来源cfDNA随时间变化的特征性波动。

这项研究首次系统阐明脓毒症cfDNA积累的核心机制是肝脏清除功能障碍，而非传统认为的细胞死亡增加。建立的核小体足迹定量模型和甲基化特征谱，为无创监测器官功能开辟了新途径。特别是发现cfDNA同时携带宿主响应和病原体信息，有望发展"一体化"诊断工具。未来研究需扩大样本验证cfDNA特征与预后的关联，并探索清除障碍的具体分子机制。该成果为脓毒症精准医疗提供了重要的理论基础和技术储备。