《Scientific Reports》：Plasma proteomic profiling of septic shock and acute pancreatitis identifies shared signatures and disease-specific pathways
编辑推荐：
摘要：脓毒性休克是感染驱动的全身性炎症中最严重的形式，而急性胰腺炎则诱发无菌性炎症反应。尽管二者在临床上表现相似，但其分子谱可能揭示感染性与非感染性炎症背后的不同机制。研究人员采用液相色谱-串联质谱法（LC–MS/MS）对脓毒性休克患者（n?=?13）、急性胰
摘要：脓毒性休克是感染驱动的全身性炎症中最严重的形式，而急性胰腺炎则诱发无菌性炎症反应。尽管二者在临床上表现相似，但其分子谱可能揭示感染性与非感染性炎症背后的不同机制。研究人员采用液相色谱-串联质谱法（LC–MS/MS）对脓毒性休克患者（n?=?13）、急性胰腺炎患者（n?=?8）及健康对照者（n?=?8）进行血浆蛋白质组学分析。在定量检测的663种蛋白质中，脓毒性休克组与对照组相比有231种差异表达，胰腺炎组与对照组相比有83种差异表达，脓毒性休克组与胰腺炎组相比有29种差异表达。脓毒性休克的特征表现为MARCKS、HSP90AA1、PSAP、CD163和GANAB的血浆浓度升高，而胰腺炎则表现为CPA1、APOC4、APOC3、BPGM和APOC2水平升高。聚类分析显示各组之间存在分离，且脓毒症与胰腺炎呈现部分重叠的蛋白质组模式。基因本体论（Gene Ontology）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析揭示了两者共有的炎症特征，包括急性期反应上调及凝血通路下调。然而，脓毒性休克表现出更广泛的蛋白质组改变，并伴有磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K–Akt）信号通路的独特激活和脂质代谢的抑制。总之，脓毒性休克与急性胰腺炎共享常见的炎症通路，而蛋白质组差异则凸显了二者在凝血、脂质代谢及抗炎信号调节方面的不同，为区分感染性与无菌性全身性炎症提供了潜在生物标志物。
脓毒性休克与急性胰腺炎血浆蛋白质组学比较研究解读
**研究背景与问题**
脓毒症（sepsis）是由感染引起的宿主反应失调，当其进展为脓毒性休克（septic shock）时，多个生物学通路的稳态破坏显著加剧，导致发病率和死亡率升高。急性胰腺炎（acute pancreatitis）同样可诱发失调的炎症反应，并具有较高的死亡率，但与脓毒症不同，胰腺炎初期属于无菌性炎症，不包含细菌成分。然而，继发感染导致的脓毒症是胰腺炎的严重后期并发症，并与死亡率增加相关。两种疾病在临床和生化特征上具有相似性，包括全身炎症反应、器官衰竭及常用实验室指标，这使得鉴别诊断存在困难。无菌性炎症是否调动与脓毒症相同的炎症通路，还是依赖于完全不同的信号系统，此前尚未充分阐明。基于质谱的蛋白质组学分析能够无偏倚地同时定量数千种蛋白质，已被用于鉴定脓毒症和胰腺炎的生物标志物及分子机制，但此前尚无直接比较脓毒性休克与急性胰腺炎血浆蛋白质谱的研究。因此，研究人员开展了本研究，旨在表征并比较代表感染驱动宿主反应的脓毒性休克与代表无菌性全身炎症反应的酒精诱导性急性胰腺炎患者的血浆蛋白质组，探索二者共有的蛋白质组特征以及能够区分两种状态的独特生物标志物和通路。
**研究设计与方法概述**
本研究是对先前已发表数据的二次分析。受试者于2008年9月至2009年9月期间从赫尔辛基大学医院重症监护病房（ICU）连续入组，包括13例脓毒性休克患者和8例急性胰腺炎患者，另纳入8名健康成人志愿者作为对照组。脓毒性休克患者的入组标准为：年龄≥18岁、满足≥2项全身炎症反应综合征（SIRS）标准，且在液体复苏后仍需去甲肾上腺素≥0.1 mcg/kg/min以支持疑似或确诊感染；胰腺炎患者入组标准为：年龄≥18岁、CT确诊为急性胰腺炎、满足≥2项SIRS标准并需要器官支持（血管加压药、肾脏替代治疗或机械通气）。在ICU入院24小时内采集全血于K2EDTA管中，离心分离血浆并冻存于?80°C备用。蛋白质组学分析采用高丰度蛋白去除、胰蛋白酶消化和同位素串联质量标签（TMT）标记，结合液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）检测。共鉴定到1503种蛋白质，去除存在缺失值的蛋白质后，最终对663种蛋白质进行定量分析。差异表达蛋白通过三组间方差分析（ANOVA）鉴定，并采用Benjamini-Hochberg方法控制错误发现率（FDR），组间差异采用Tukey HSD检验。将|log2差异倍数|>0.5且FDR<0.05的蛋白质定义为显著差异表达蛋白。后续进行了层次聚类热图分析、主成分分析（PCA），并利用基因本体论（GO）富集分析和KEGG通路富集分析对差异表达蛋白进行功能注释。研究人员使用R和Python软件完成统计与可视化。
**研究结果**
**研究人群特征**：研究纳入脓毒性休克患者13例、急性胰腺炎患者8例及健康对照8例。胰腺炎组男性比例较高，脓毒性休克组平均年龄更大。脓毒性休克组的疾病严重程度评分显著高于急性胰腺炎组，但两组ICU住院时间相当。脓毒性休克组28天死亡率为15.4%，胰腺炎组无死亡病例。
**蛋白质组分析**：层次聚类分析显示，基于蛋白质表达谱可将三组明显分离，对照组形成独立簇且以低表达为特征，脓毒性休克样本分布更广并伴多种蛋白质显著上调，胰腺炎样本形成第三簇并显示另一亚组蛋白质升高。PCA分析进一步支持了组间分离趋势。在663种定量蛋白质中，有250种在至少一种比较中存在显著差异。脓毒性休克与对照组比较共鉴定出231种差异表达蛋白（其中113种上调，118种下调）；胰腺炎与对照组比较发现83种差异表达蛋白（46种上调，37种下调）；脓毒性休克与胰腺炎直接比较发现29种差异表达蛋白（其中7种在脓毒性休克中升高，22种在胰腺炎中升高）。脓毒性休克中相对于胰腺炎升高最显著的五种蛋白质为MARCKS（AUC 0.913）、HSP90AA1（AUC 0.913）、PSAP（AUC 0.855）、CD163（AUC 0.894）和GANAB（AUC 0.923），这些蛋白质在脓毒性休克中同样显著高于对照组，而在胰腺炎与对照组之间无显著差异，提示其可能为脓毒性休克特异性标志物。胰腺炎中相对于脓毒性休克升高最显著的五种蛋白质为CPA1（AUC 0.952）、APOC4（AUC 0.962）、APOC3（AUC 0.933）、BPGM（AUC 0.971）和APOC2（AUC 0.933）。其中BPGM和CPA1在胰腺炎中较对照组特异性升高，而APOC4在脓毒性休克中较对照组降低。
**基因本体论（GO）富集分析**：在脓毒性休克与对照比较中，上调蛋白富集于炎症、免疫应答、胶原代谢和细胞外基质等生物学过程；下调蛋白富集于凝血、止血和伤口愈合相关过程。在胰腺炎与对照比较中，上调蛋白富集于炎症、免疫应答和胶原代谢过程；下调蛋白富集于凝血、止血和蛋白质加工过程。在脓毒性休克与胰腺炎直接比较中，脓毒性休克中高表达蛋白未显著富集到生物学过程；而胰腺炎中高表达蛋白显著富集于凝血、止血、伤口愈合、脂蛋白重塑和脂肪酶调节等条目。
**KEGG通路富集分析**：脓毒性休克与对照组比较中，上调蛋白显著富集于23条通路，其中包含蛋白数量最多的是PI3K-Akt信号通路（13个差异表达蛋白）；下调蛋白富集于12条通路，其中补体和凝血级联通路关联的差异蛋白数量最多（27个）。胰腺炎与对照组比较中，上调蛋白唯一显著富集的通路为蛋白酶体通路；下调蛋白富集于3条通路，其中补体和凝血级联通路关联的下调蛋白数量最多。脓毒性休克与胰腺炎直接比较中，脓毒性休克上调蛋白唯一富集的通路为内质网中的蛋白质加工；下调蛋白富集于补体和凝血级联及胆固醇代谢通路。
**讨论总结**
本研究通过三组设计同时比较两种疾病与健康对照及彼此之间的差异，能够区分共享的炎症反应与疾病特异性蛋白质组特征。主要发现是脓毒性休克和急性胰腺炎在血浆蛋白质组谱上具有相似变化，尤其是核心炎症通路的激活。然而，脓毒性休克相对于胰腺炎还表现出脂质和胆固醇代谢抑制、补体和凝血级联失调以及PI3K-Akt信号通路激活。MARCKS、HSP90AA1、PSAP、CD163和GANAB可能在感染驱动的炎症中具有特异性。HSP90AA1编码分子伴侣HSP90α，参与NLRP3炎症小体激活、活性氧释放和铁死亡，且在严重脓毒症中升高；CD163是脓毒症蛋白相互作用网络分析中的核心枢纽基因，其可溶性形式sCD163已被提出作为脓毒症的预后标志物；MARCKS参与血管通透性、白细胞黏附和迁移；PSAP参与凋亡和抗原呈递；GANAB编码葡萄糖苷酶II的催化α亚基，与内质网应激相关。对于胰腺炎，CPA1是胰腺腺泡细胞分泌的消化性外肽酶，其突变与急慢性胰腺炎相关；BPGM参与调节血红蛋白对氧的亲和力，与脓毒症心肌损伤相关；APOC2激活脂蛋白脂肪酶，其缺乏可导致严重高甘油三酯血症和胰腺炎风险增加；APOC3抑制脂蛋白脂肪酶，在脓毒症休克中降低；APOC4与VLDL代谢相关。研究还发现，急性期反应和急性炎症反应在脓毒症和胰腺炎中均为上调程度最高的GO条目，而凝血和止血相关条目在两者中均下调。与胰腺炎相比，脓毒性休克中补体和凝血级联相关蛋白消耗更显著。胆固醇代谢通路在胰腺炎中较脓毒性休克上调，多种载脂蛋白在脓毒性休克中受抑，提示脓毒性休克的胆固醇代谢紊乱可能较无菌性炎症更突出。PI3K-Akt信号通路是脓毒性休克中富集最显著的通路，参与调节细胞存活、生长、代谢及炎症细胞活化。研究局限包括样本量小、质谱法对低丰度蛋白检测有限、无法评估细胞内蛋白质组变化，且疾病本身具有异质性和动态性。研究结果属于探索性和假设生成性质，需在更大队列中验证。
**研究结论**
脓毒性休克和急性胰腺炎表现出大体相似的蛋白质组调控模式，其特征为急性期和炎症通路的共同激活以及凝血相关蛋白的下调。尽管存在这一重叠，两种疾病之间出现了显著差异：脓毒性休克的凝血失调在数量和程度上均更为突出；脓毒性休克还表现出PI3K-Akt信号通路的特异性上调和脂质及胆固醇代谢的显著抑制，而胰腺炎中多种载脂蛋白得以保留。
