《Immunological Medicine》：Divergent metabolic and immunoepigenetic responses in LPS-induced endotoxemia: a dose optimization study in male BALB/c mice
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脂多糖(LPS)诱导的内毒素血症被广泛用于模拟脓毒症。本研究旨在确定在雄性BALB/c小鼠中能够可靠诱导高乳酸血症、小鼠脓毒症评分(MSS)≥3（临床定义的脓毒症）、48小时生存率的剂量依赖性差异以及最佳组蛋白H3K18乳酰化(H3K18la)的LPS剂量。六
脂多糖(LPS)诱导的内毒素血症被广泛用于模拟脓毒症。本研究旨在确定在雄性BALB/c小鼠中能够可靠诱导高乳酸血症、小鼠脓毒症评分(MSS)≥3（临床定义的脓毒症）、48小时生存率的剂量依赖性差异以及最佳组蛋白H3K18乳酰化(H3K18la)的LPS剂量。六十六只8–10周龄雄性BALB/c小鼠接受腹腔注射1、2.5、5、10、15和20 mg/kg体重(BW)的LPS（每组N=11）。在6小时测量血乳酸，使用MSS评估疾病严重程度，并监测48小时生存情况。分离腹腔巨噬细胞，量化相对于总H3的组蛋白H3K18乳酰化(H3K18la/H3)。所有组均出现高乳酸血症（>4 mmol/L）且无剂量依赖性差异（p=0.289）。同时，MSS随LPS剂量成比例增加（ρ=0.785；p<0.001）并与乳酸呈负相关（ρ=-0.527；p=0.025）。生存情况显示总体剂量相关下降趋势但未达显著性，在5 mg/kg BW处出现非单调例外。巨噬细胞产量各组间存在差异，而LPS 15和20 mg/kg BW时H3K18la/H3水平显著升高。综上，乳酸在LPS各剂量下早期升高且非均匀，限制了其作为雄性BALB/c内毒素血症严重程度标志物的价值。MSS提供更敏感的剂量应答性临床严重度指标。LPS 15 mg/kg剂量为研究脓毒症免疫代谢与免疫表观遗传应答提供了最优模型。
研究背景方面，脓毒症是全球死亡的主要原因之一，现有治疗难以改变已确立的器官功能障碍病程。免疫学认识已从“细胞因子风暴”转向早期炎症后免疫抑制阶段，巨噬细胞由M1向M2样表型转换在此过程中起关键作用。近期研究发现乳酸不仅是代谢废物，还可通过生成乳酰辅酶A(lactyl-CoA)介导组蛋白赖氨酸乳酰化这一新型翻译后修饰，其中H3K18la在巨噬细胞中标记M2相关基因位点，且在人脓毒性休克中与SOFA、APACHE II评分及血清乳酸相关。然而，LPS剂量、循环乳酸、MSS、生存率和巨噬细胞H3K18la之间的剂量依赖关系在BALB/c小鼠中尚未被系统定义，而机制研究的最优剂量可能不同于最大化巨噬细胞产量或固定死亡率的剂量。为此，研究人员开展了一项六臂平行剂量应答体内实验，旨在绘制1–20 mg/kg BW LPS下乳酸、MSS、48小时生存、巨噬细胞产量及H3K18la的反应谱，并确定兼顾免疫表观信号强度与存活可测性的参考剂量。
主要技术方法上，研究人员使用66只8–10周龄雄性BALB/c小鼠（SPF条件，印尼Gadjah Mada大学动物实验室），按资源方程法估算每组11只，再分为每剂量3只6小时处死亚组（心穿刺取血测乳酸与MSS）和8只生存队列（每6小时评MSS至48小时）。LPS为E. coli O111:B4腹腔注射。乳酸用i-STAT 1分析仪CG4+卡测得；MSS依据七域0–28分制判定。终末点收集腹腔灌洗巨噬细胞，BCA定量蛋白，Western blot检测H3与H3K18la，Image Lab密度归一化得H3K18la/H3。统计采用SPSS 26，Shapiro–Wilk、ANOVA/Kruskal–Wallis、Spearman/Pearson、Kaplan–Meier log-rank（p<0.05显著）。
研究结果部分，3.1节显示6小时血乳酸在各剂量均>4 mmol/L（均值5.09–9.01 mmol/L），组间无差异（p=0.289），与剂量弱负关不显著（ρ=-0.285），说明低剂量即触达代谢饱和，乳酸不宜作定量严重度标志。3.2节表明MSS中位数从LPS 1 mg/kg的7升至20 mg/kg的16，组间整体p=0.049，与剂量强正相关（ρ=0.785, p<0.001），与乳酸中度负相关（ρ=-0.527, p=0.025），证实MSS为剂量敏感性临床指标。3.3节中，腹腔巨噬细胞产量48小时存活者中无组间差异（p=0.400），但H3K18la/H3在5、10 mg/kg接近基线（约0.03），15 mg/kg升至约0.616（23倍）、20 mg/kg约0.769（38倍），呈现阈值依赖而非线性随乳酸升降，提示乳酰化取决于细胞内持续乳酸通量及p300/CBP写酶活性而非循环乳酸绝对值。3.4节Kaplan–Meier显示48小时死亡率从1 mg/kg的25%升至20 mg/kg的87.5%，5 mg/kg出现75%的非单调高死率，log-rank总体p=0.321不显著，多数死于前24小时，中位生存12–24小时，说明生存趋势存在但受小样本扰动。
讨论部分总结：研究人员指出乳酸早峰源于TLR4/NF-κB-HIF-1α驱动有氧糖酵解（Warburg样），高剂量时线粒体障碍与清除下降致平台期；MSS整合神经呼吸行为域故优于单一代谢物；H3K18la滞后于乳酸、具“乳酸钟”特征，阈值激活反映巨噬细胞内代谢重编程向M2样修复态过渡；存活者细胞少但乳酰化高，证明该表观标记示功能态而非细胞数；选15 mg/kg因兼具高MSS、早死窗口与足够存活者供分子读取，平衡了炎症强度与可测性。局限含牺牲组n=3、Western n≤3、无空白对照、仅雄鼠单品系。
结论部分翻译：综上，本研究证实雄性BALB/c小鼠腹腔LPS在各测试剂量下6小时乳酸均超4 mmol/L，提示高乳酸血症在亚致死剂量即出现，限制乳酸作为该模型严重度定量标志；MSS呈清晰剂量比例上升，是更可靠的严重度预测指标；48小时生存呈总体剂量相关趋势，高剂量致死更早；早期代谢应答与下游表观调控脱钩，组蛋白乳酰化在较高内毒素剂量方显著涌现。综合支持LPS 15 mg/kg BW作为研究脓毒症中乳酸、代谢应激与免疫表观重编程互作的最优模型。该研究发表于《Immunological Medicine》。
