脓毒症小鼠髓源性抑制细胞氨基酸代谢特点

目的: 探讨脓毒症小鼠髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)氨基酸代谢组学特点。方法: 采用盲肠结扎穿孔术(cecal ligation and puncture, CLP)制备脓毒症小鼠模型,将小鼠随机分为假手术组(sham组, n = 10)和CLP组(n = 10)。术后第7天在各组存活小鼠中随机选取5只,分离小鼠骨髓MDSCs,采用安捷伦Seahorse XF技术测量MDSCs细胞的氧气消耗速率(oxygen consumption rate, OCR),采用超高效液相色谱-串联质谱联用技术靶向检测细胞内氨基酸及寡肽含量。通过单维和多维检验分析差异代谢物和潜在生物标志物,并对潜在生物标志物进行通路富集分析。结果: CLP组小鼠骨髓中MDSCs比例(75.53% ± 6.02%)显著大于sham组的MDSCs比例(43.15% ± 7.42%, t = 7.582, P < 0.001),且CLP组小鼠骨髓中MDSCs的基础呼吸速率[(50.03±1.20) pmol/min]、最大呼吸速率[(78.07±2.57) pmol/min]和腺嘌呤核苷三磷酸(adenosine triphosphate, ATP)产生[(25.30±1.21) pmol/min]均显著大于sham组的基础呼吸速率[(34.53±0.96) pmol/min, (t = 17.41, P < 0.001)]、最大呼吸速率[(42.57±1.87) pmol/min, (t = 19.33, P < 0.001)]和ATP产生[(12.63±0.96) pmol/min, (t = 14.18, P < 0.001)]。亮氨酸、苏氨酸、甘氨酸等17种氨基酸含量显著增加(均P < 0.05),是脓毒症MDSCs的潜在生物标志物。增加的氨基酸主要富集在苹果酸-天冬氨酸穿梭、氨回收、丙氨酸代谢、谷胱甘肽代谢、苯丙氨酸和酪氨酸代谢、尿素循环、甘氨酸和丝氨酸代谢、β-丙氨酸代谢、谷氨酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢等代谢途径。结论: CLP组小鼠MDSCs中线粒体氧化磷酸化增强,苹果酸-天冬氨酸穿梭和丙氨酸代谢增强,可能为线粒体有氧呼吸提供大量原料,从而促进MDSCs发挥免疫抑制功能,阻断上述代谢途径或将有助于调节MDSCs功能,为改善脓毒症预后提供新思路。