《Journal of Lipid Research》：Chronic Kidney Disease Induces Distinct Alterations of Macrophage Lipid Metabolism in a Mouse Model of Atherosclerosis
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本研究针对慢性肾脏病（CKD）患者动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）风险加速的机制，聚焦于巨噬细胞脂质代谢重编程。研究人员通过脂质组学分析发现，CKD小鼠腹腔巨噬细胞（PMΦ）脂质谱发生特异性改变，包括饱和游离脂肪酸（FFA）和多种甘油磷脂增加，而甘油三酯（TAG）等减少。通路分析鉴定长链酰基辅酶A合成酶1（ACSL1）为关键上游调控因子，其表达上调与炎症因子升高相关，且ACSL1敲低可抑制棕榈酸或尿毒症血清诱导的炎症反应。该研究揭示了CKD通过ACSL1重塑巨噬细胞脂质代谢促进慢性炎症的新机制，为干预CKD相关心血管并发症提供了新靶点。
在当今社会，慢性肾脏病（Chronic Kidney Disease, CKD）已成为一个日益严重的全球性健康问题。随着肾功能逐渐丧失，患者不仅面临肾脏功能衰竭的风险，更令人担忧的是，他们发生动脉粥样硬化性心血管疾病（Atherosclerotic Cardiovascular Disease, ASCVD）的风险显著增加。事实上，心血管疾病是CKD患者死亡的主要原因，即使在使用降脂药物治疗后，这一风险依然居高不下。
为什么肾脏功能受损会加速心血管疾病的发展？科学家们逐渐将目光投向了免疫系统的重要成员——巨噬细胞。这些细胞在动脉壁中积累形成泡沫细胞，是动脉粥样硬化发生发展的关键环节。在CKD环境下，全身性的代谢紊乱和慢性炎症状态可能改变了巨噬细胞的生物学行为，使其更容易促进动脉粥样硬化的形成。
特别值得注意的是，脂质代谢异常是CKD的一个核心特征。患者的血脂谱通常表现为甘油三酯升高、高密度脂蛋白胆固醇降低，以及结构或功能改变的低密度脂蛋白。同时，脂肪酸代谢也发生改变，线粒体功能障碍和脂肪酸超载与CKD进展和炎症密切相关。然而，尽管对CKD患者血浆脂质组的变化已有较多研究，但CKD如何影响巨噬细胞自身的脂质代谢，仍然是一个未知领域。
为了解决这一科学问题，来自密歇根大学的研究团队在《Journal of Lipid Research》上发表了一项创新性研究，首次系统分析了CKD对巨噬细胞脂质代谢的影响。他们发现CKD诱导了巨噬细胞脂质组的特异性改变，并鉴定出长链酰基辅酶A合成酶1（ACSL1）是这一过程的关键调控因子。
研究人员主要应用了几项关键技术方法：首先，他们使用5/6肾切除的LDLr-/-小鼠构建CKD加速动脉粥样硬化模型，并以假手术小鼠作为对照；其次，通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）进行靶向脂质组学分析，检测了481种独特脂质；此外，他们还利用氘标记水（2H2O）评估了体内脂肪酸从头合成（de novo lipogenesis）速率；并通过CRISPR/Cas9技术构建了ACSL1敲低的RAW264.7细胞系，验证了ACSL1在炎症反应中的功能。
Nephrectomized LDLr-/- mice have features of moderate CKD
研究首先验证了CKD小鼠模型的可靠性。经过5/6肾切除并喂养16周高脂饮食（High-Fat Diet, HFD）后，CKD小鼠表现出典型的肾功能不全特征：血浆肌酐和尿素氮（BUN）水平显著升高，同时出现贫血（血细胞比容降低）。这些变化证实了小鼠模型中度CKD的存在，为后续研究提供了可靠的实验基础。
CKD alters the macrophage lipidome in a tissue-specific manner
脂质组学分析揭示了CKD对巨噬细胞脂质组的深远影响。与对照组相比，CKD小鼠腹腔巨噬细胞中饱和游离脂肪酸（Free Fatty Acids, FFA）、磷脂酰甘油（Phosphatidylglycerols, PG）、磷脂酰乙醇胺（Phosphatidylethanolamines, PE）和修饰的神经酰胺（ceramides）的丰度增加，而不饱和FFA、甘油三酯（Triacylglycerols, TAG）和磷脂酰胆碱（Phosphatidylcholines, PC）的丰度降低。值得注意的是，这些变化与血浆中的脂质变化模式不同，甚至相反，表明CKD对巨噬细胞脂质代谢的影响具有组织特异性。
Lipid Class Correlation Analysis
相关性分析进一步揭示了CKD如何改变巨噬细胞内脂质代谢的网络连接性。在CKD巨噬细胞中，不饱和FFA与TAG、DAG（二酰基甘油）和多不饱和PC呈正相关，而与胆固醇酯（Cholesterol Esters, CE）和多不饱和溶血磷脂乙醇胺（Lysophosphatidylethanolamine, LPE）等呈负相关。这些变化表明CKD重编程了巨噬细胞的脂质代谢，使不饱和脂肪酸更多地流向甘油酯合成途径。
Alteration of Macrophage Fatty Acid Metabolism by CKD Status
研究人员通过测定酰基肉碱（Acylcarnitines, AC）比率来评估脂肪酸β-氧化效率。结果显示，CKD巨噬细胞中长链（C16-C20）与中链（C5-C14）酰基肉碱的比率降低，表明脂肪酸β-氧化受损。然而，通过氘标记水实验发现，巨噬细胞的脂肪酸从头合成速率在CKD和对照组之间没有显著差异，这表明观察到的脂质变化主要源于外源性脂肪酸的摄取和利用改变，而非内源性合成。
Pathway Analysis Identifies Acyl-CoA Synthetases as Potential Upstream Mediators of Macrophage Lipid Alterations in CKD
通路富集分析是本研究的关键环节。结果显示，在CKD巨噬细胞中含量升高的脂质主要与甘油磷脂代谢、脂肪酸代谢和脂肪酸信号通路相关，而含量降低的脂质则与多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated Fatty Acids, PUFA）生物合成、自噬和脂肪酸氧化等相关。上游调控因子分析鉴定出长链酰基辅酶A合成酶1（ACSL1）是潜在的关键调控因子，其激活Z得分>2.0。
CKD increases macrophage ACSL1 and inflammatory mediators
实验验证表明，CKD巨噬细胞中ACSL1的mRNA和蛋白表达均显著上调，同时炎症细胞因子IL-1β、IL-6和TNF-α的表达也增加。为了确定ACSL1在CKD相关炎症中的因果关系，研究人员通过CRISPR/Cas9技术构建了ACSL1敲低的RAW264.7细胞系。结果显示，ACSL1敲低显著抑制了棕榈酸（Palmitic Acid, PA）或尿毒症血清诱导的IL-1β表达上调，证实了ACSL1在介导CKD相关炎症中的关键作用。
综合研究结果，可以得出以下结论：慢性肾脏病诱导了巨噬细胞脂质代谢的显著重编程，表现为饱和脂肪酸和特定甘油磷脂物种的积累，以及脂肪酸β-氧化效率的降低。这些变化与ACSL1表达上调和炎症反应增强密切相关。ACSL1通过将外源性脂肪酸导向复杂脂质合成，而非氧化途径，可能促进了巨噬细胞向促炎症表型的极化。
这项研究的创新之处在于首次系统揭示了CKD环境下巨噬细胞脂质代谢的特异性改变，并确定了ACSL1在这一过程中的核心地位。这不仅深化了我们对CKD加速心血管疾病机制的理解，也为开发针对ACSL1的治疗策略提供了理论依据。未来研究可以进一步探索靶向巨噬细胞ACSL1是否能够减轻CKD相关的慢性炎症和心血管并发症，为这一高危人群提供新的治疗选择。
值得注意的是，巨噬细胞中醚连接的磷脂酰乙醇胺（PE-P，也称为缩醛磷脂）的增加可能是一种应对氧化应激的保护性反应。这些特异性膜成分在细胞信号传导、膜稳定性和氧化应激反应中起关键作用，它们的积累可能反映了细胞在CKD环境下维持功能的尝试。
这项研究将CKD、脂质代谢紊乱和炎症反应有机地联系起来，为理解这一复杂的病理生理过程提供了新的视角。随着对巨噬细胞免疫代谢认识的不断深入，针对特定代谢途径的干预策略可能为降低CKD患者心血管风险开辟新的道路。
