血清代谢组学揭示风湿性心脏病与退行性主动脉瓣狭窄的代谢特征及临床意义

本研究针对非洲地区高发的风湿性心脏病(RHD)和退行性主动脉瓣狭窄(AS)，采用非靶向代谢组学技术(UPLC-QTOF-MS)分析患者血清代谢特征。研究发现7种代谢物可独立区分RHD患者与健康对照(AUC>0.7)，4种代谢物可鉴别AS患者，其中7-HOCA和脱氧胆酸与左心室射血分数(LVEF)显著相关。研究首次揭示RHD与AS存在差异性的能量代谢、氨基酸代谢和炎症调控通路异常，为这两种瓣膜疾病的诊断和机制研究提供新视角。

　　

在撒哈拉以南非洲地区，风湿性心脏病(RHD)和退行性主动脉瓣狭窄(AS)是导致心血管疾病负担的主要因素。RHD由A组链球菌感染引发的自身免疫反应导致，而AS则与年龄相关的钙化和脂质沉积有关。这两种疾病晚期都需要进行瓣膜置换手术，但当前缺乏有效的早期诊断标志物和治疗靶点。更棘手的是，它们的临床表现相似却病理机制迥异，临床鉴别诊断面临挑战。

为此，Daniel W. Mutithu等研究团队在《Scientific Reports》发表论文，首次对RHD和AS患者进行系统性代谢组学比较分析。研究纳入39例RHD患者、10例AS患者和19例匹配对照，采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(UPLC-QTOF-MS)技术进行非靶向代谢组学检测，结合多变量统计分析和通路富集方法，揭示了两种疾病的特异性代谢特征及其与心脏重构参数的关联。

关键技术方法包括：1) 从开普敦格鲁特舒尔医院采集术前血清样本；2) 使用ACN:MeOH(9:1)进行代谢物提取；3) 采用ESI+和ESI-双模式采集质谱数据；4) 通过MS-DIAL进行峰对齐和批次校正；5) 应用PLS-DA和ANOVA筛选差异代谢物；6) 利用KEGG数据库进行通路分析。

基线特征分析

研究人群显示RHD患者较AS患者更年轻(44.7±13.7岁 vs 64.2±12.8岁)，LVEF更低(44.8% vs 57.0%)。组织病理学显示AS以瓣膜钙化为主(80%)，而RHD主要表现为新生血管形成(61.54%)。

代谢标志物发现

通过PLS-DA模型(Q2=0.49)成功区分三组人群。发现3-甲酰基吲哚(3-formylindole)、色氨酸(tryptophan)等4种代谢物可稳定区分RHD与对照(AUC>0.7)，且不受基线特征影响。棕榈酰肉碱(palmitoylcarnitine)和鸟氨酸(ornithine)等4种代谢物对AS具有鉴别价值。值得注意的是，RHD患者亚油酸(linoleic acid)水平显著升高，可能与持续炎症状态相关。

心脏重构关联分析

7-α-羟基-3-氧代-4-胆甾烯酸(7-HOCA)与脱氧胆酸比值与RHD患者LVEF呈强相关(r=-0.64)。乙酰乙酸(acetoacetate)与丙酰肉碱(propionylcarnitine)比值在AS中与左心房面积显著负相关(rs=-1)。皮质醇(cortisol)水平与瓣膜钙化存在正相关(r=0.46)，提示应激反应可能参与钙化进程。

代谢通路解析

差异代谢物主要富集于：1) 甘油磷脂代谢(LysoPC、LysoPE)；2) 牛磺酸代谢(taurine)；3) 色氨酸代谢(3-formylindole)。RHD特有的胆汁酸代谢异常(7-HOCA/脱氧胆酸)提示胆固醇稳态失衡可能在心室功能恶化中起关键作用。

这项研究首次系统比较了RHD与AS的代谢特征差异，揭示了两种疾病特有的代谢重编程模式。发现的一系列代谢标志物不仅有助于临床鉴别诊断，更为理解瓣膜疾病的分子机制提供了新视角。特别是发现能量代谢异常(如肉碱衍生物)、炎症相关代谢物(如亚油酸)和胆汁酸代谢紊乱与心脏重构参数显著相关，为开发针对性的代谢干预策略奠定了理论基础。研究局限性包括样本量较小和缺乏纵向数据验证，未来需要通过多中心研究进一步确认这些标志物的临床价值。