《Journal of Inflammation Research》：Lysophosphatidylcholine as a Novel Diagnostic Biomarker in Kawasaki Disease: Based on Immunometabolism-Related Signature
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本综述通过整合代谢组学与单细胞RNA测序技术，首次系统揭示了川崎病（KD）患者体内溶血磷脂酰胆碱（LPC）的显著下调现象，证实其作为诊断生物标志物可达到0.768的曲线下面积（AUC）。研究从单细胞层面阐释了单细胞中LPC降解基因与炎症基因的协同上调机制，为理解KD免疫代谢重编程提供了新视角。
研究背景与意义
川崎病（Kawasaki Disease, KD）作为一种主要影响5岁以下儿童的急性发热性免疫介导性系统性血管炎，其最严重的并发症冠状动脉病变（CAL）已成为发达国家儿童获得性心脏病的主要病因。尽管静脉注射免疫球蛋白（IVIG）的应用已将冠状动脉瘤发生率从25%降至4%，但当前诊断仍依赖临床表现和非特异性实验室指标，如C反应蛋白（CRP）、血小板计数等，这些指标在鉴别KD与其他发热性疾病时特异性有限。因此，探索具有高特异性的早期诊断生物标志物成为临床迫切需求。近年来，多组学技术的进步为揭示KD的病理机制提供了新机遇，其中代谢组学能够敏感捕捉疾病进程中的代谢紊乱，而单细胞RNA测序（scRNA-seq）则可深入解析免疫细胞的异质性。本研究创新性地整合代谢组学与单细胞转录组学，旨在系统揭示KD的脂质代谢特征及其与免疫炎症激活的关联。
研究方法与参与者
研究于2022年1月至2024年12月期间，从首都儿科研究所附属儿童医院招募了196名参与者，包括75例KD患者、50例发热对照组（FC）和71例健康对照组（HC）。KD诊断严格遵循美国心脏协会指南，排除标准包括肥胖、恶性肿瘤、内分泌疾病、自身免疫性疾病或SARS-CoV-2检测阳性。所有对照组均与KD组在年龄和性别上匹配。研究收集了人口统计学和实验室参数，包括白细胞计数（WBC）、中性粒细胞百分比（N%）、CRP、降钙素原（PCT）、红细胞沉降率（ESR）及细胞因子（TNF-α、IL-6等）。通过超声心动图评估冠状动脉最大直径，并采用Kabayashi公式计算Z值（Z-max），Z值>2定义为CAL。外周血样本均在确诊后、IVIG治疗前采集。
代谢组学分析策略
研究采用分阶段代谢组学策略：首先在发现集（20例KD vs 20例HC）中进行非靶向代谢组学分析，使用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术，通过正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）模型识别差异代谢物。随后在独立数据集2（30例KD、30例FC、30例HC）中开展靶向脂质组学分析，聚焦13类脂质分子，包括肉碱、神经酰胺（Cer）、鞘磷脂（SM）、葡萄糖神经酰胺（GluCer）、磷脂酰胆碱（PC）和溶血磷脂酰胆碱（LPC）等。差异脂质筛选标准为变量重要性投影（VIP）>1、倍数变化（FC）>1.2或<0.83、P<0.05。最后通过ELISA在验证集（17例KD、17例FC、17例HC）中对关键脂质进行定量验证。
单细胞转录组学分析
对15例参与者（8例KD、3例FC、4例HC）的外周血单核细胞（PBMC）进行scRNA-seq分析，共获得109,532个细胞。数据经过质控、归一化和批次校正后，采用Louvain算法进行细胞聚类，识别出B细胞、CD4+T细胞、CD8+T细胞、树突状细胞、单核细胞等9个主要细胞亚群。通过计算炎症评分和脂质代谢评分，评估各细胞簇在疾病状态下的功能活性。进一步对单核细胞进行基因本体（GO）富集分析，并探讨LPC代谢基因与炎症基因的相关性。
研究结果
代谢轮廓揭示脂质代谢紊乱
非靶向代谢组学显示KD患者与HC在代谢谱上显著分离（OPLS-DA模型：R2Y=0.995，Q2=0.93），共鉴定出892个差异代谢物。KEGG通路富集分析识别出6条显著扰动通路，包括鞘脂代谢、初级胆汁酸生物合成等。靶向脂质组学进一步证实KD患者存在广泛的脂质代谢失调，在三组比较（KD vs FC、KD vs HC、FC vs HC）中分别发现77、113和71个差异脂质物种。交集分析识别出12种在KD中一致性下调的脂质，包括20:5-肉碱、SM 32:2;O2、Cer d16:0/24:0、GluCer d18:1/26:0、LPC O-16:0、LPC 17:0、LPC 18:0以及多种PC物种。
LPC作为潜在诊断标志物
随机森林算法显示LPC 18:0、LPC 17:0和LPC O-16:0在区分KD与FC或HC时具有最高重要性评分（均>5）。ROC曲线分析表明，这三种LPC物种在区分KD与HC时AUC均超过0.9，在区分KD与FC时AUC分别为0.968、0.951和0.934。相关性分析发现LPC 18:0与TNF-α呈负相关（r=-0.43，P<0.05），提示其与炎症活性相关。ELISA验证进一步证实KD患者血清LPC水平显著低于FC组（P<0.05），其诊断KD的AUC为0.768，灵敏度64.7%，特异度88.2%。
单细胞层面揭示代谢-免疫串扰
scRNA-seq分析显示KD患者外周免疫细胞组成发生改变，表现为单核细胞和B细胞比例升高，CD8+T细胞和NK细胞比例下降。基因表达分析发现KD组脂质代谢相关基因整体上调，且炎症评分和脂质代谢评分显著高于对照组。特别在单核细胞中，脂质代谢评分明显升高，GO富集分析提示单核细胞主要参与吞噬、氧化应激反应和脂滴组织等过程。进一步分析发现，单核细胞中LPC降解基因（如LPCAT1、PLA2G4A）与炎症基因（如IL1B、TNF）表达呈正相关，表明LPC清除与炎症激活存在协同调控。
讨论与机制推测
本研究首次通过多组学整合策略系统揭示了KD患者血清LPC水平的下调现象，并证实其诊断价值。LPC下降的可能机制包括：1）单核细胞在炎症状态下上调LPC降解酶表达，加速LPC清除；2）KD患者常见的低白蛋白血症导致LPC载体减少，促进其代谢；3）血小板激活释放自分泌运动因子（ATX），催化LPC转化为溶血磷脂酸（LPA）。此外，LPC可能通过诱导中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）形成、激活NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NLRP3）炎症小体等途径参与KD病理过程。值得注意的是，不同链长和饱和度的LPC物种可能发挥相反功能，如LPC 20:4和LPC 22:6具有抗炎作用，而本研究发现的LPC 18:0等可能作为"炎症触发剂"。
研究局限与展望
本研究为单中心研究，样本量有限，且未纳入不完全KD患者，未来需开展多中心前瞻性队列验证LPC的诊断效能。此外，研究仅采集治疗前单时间点样本，未能揭示LPC动态变化规律。后续研究应结合动物模型和功能实验深入探讨LPC在KD中的具体作用机制。
结论
本研究通过代谢组学与单细胞转录组学的整合分析，揭示了KD患者特有的脂质代谢紊乱特征，首次提出LPC作为潜在诊断生物标志物，并从单细胞层面阐释了单核细胞中LPC降解与炎症激活的耦合关系。这些发现不仅为KD早期诊断提供了新思路，也为理解免疫代谢重编程在血管炎性疾病中的作用提供了重要依据。
