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Cardiovascular Research
慢性肾脏病通过代谢重编程与S100A8/A9介导的炎症加剧心肌梗死后心功能障碍

2026-10-04
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Cardiovascular Research | 慢性肾脏病通过代谢重编程与S100A8/A9介导的炎症加剧心肌梗死后心功能障碍

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本研究揭示了慢性肾脏病(CKD)患者心肌梗死后预后不良的代谢与免疫双重机制,为 心血管疾病 与 肾脏疾病 共病模型的构建及 S100A8/A9 靶向治疗策略提供了关键实验依据。

 

文献概述

本文《CKD disrupts cardiac energy metabolism and aggravates cardiac inflammation, oxidative stress, and dysfunction post-infarction》,发表于《Cardiovascular Research》杂志,系统探讨了慢性肾脏病(CKD)如何通过扰乱心脏能量代谢并加剧炎症反应,从而导致心肌梗死(MI)后心功能恶化及死亡率升高的病理机制。

背景知识

慢性肾脏病(CKD)患者面临极高的 心血管疾病 风险,尤其是心肌梗死后的生存率显著低于普通人群。目前的临床痛点在于,尽管梗死面积可能相似,但 CKD 患者的心脏修复能力极差,其背后的分子机制长期未被阐明。传统观点多关注尿毒症毒素或单纯的纤维化,却忽视了急性缺血应激下的 心脏代谢 重编程与 先天免疫 激活的交互作用。特别是 S100A8/A9 这一由髓系细胞分泌的警报素,在 CKD 状态下是否成为驱动心肌细胞功能障碍的关键因子尚不明确。此外,CoA 生物利用度降低及糖酵解受阻等代谢缺陷在 CKD 合并心梗中的具体贡献也缺乏直接证据。本研究正是从代谢组学与转录组学整合分析的角度切入,试图解析 NR4A1 磷酸化、p38 激酶激活与 S100A8/A9 水平升高之间的因果链条,以填补这一机制空白。

 

代谢疾病模型构建与药效评价:针对本研究揭示的糖酵解受损与CoA代谢障碍,提供肥胖、糖尿病及动脉粥样硬化等代谢疾病基因编辑小鼠模型,支持从模型构建到体内药效评价的全流程服务,助力心血管代谢机制研究与新药开发。

 

研究方法与核心实验

作者构建了腺嘌呤诱导的 ApoE-/- 小鼠 慢性肾脏病 模型,并在此基础上实施左前降支结扎诱导 心肌梗死,模拟高心血管代谢风险下的共病状态。研究采用了多组学整合策略:利用 RNA-seq 分析心脏远端区域的基因表达谱,结合非靶向激酶组学(kinome profiling)和质谱技术,筛选出差异表达的激酶及磷酸化位点;通过非靶向与靶向 代谢组学 分析,量化了 CoA 及其前体 泛酸 等关键代谢物的变化。此外,研究还利用离体心肌细胞实验,直接验证了 S100A8/A9 对 钙流 和肌节缩短功能的急性抑制作用,并通过单核细胞测序(snRNA-seq)及临床队列血清检测,在人类样本中验证了 S100A8/A9 的升高与 CKD 分期的相关性。

关键结论与观点

  • CKD 显著加剧了心肌梗死后的 心脏功能障碍,且这种恶化独立于梗死面积,主要源于远端心肌区域的代谢紊乱与炎症反应。
  • 研究发现 S100A8/A9 复合物在 CKD 小鼠及患者血清和心脏远端区域显著升高,其主要由 髓系细胞 分泌,并能直接破坏离体心肌细胞的 钙瞬变 幅度和收缩功能。
  • 机制上,S100A8/A9 的升高激活了 p38 激酶信号通路,导致转录因子 NR4A1 在丝氨酸 354 位点发生异常磷酸化,进而诱发心肌细胞功能障碍。
  • 代谢分析揭示,CKD 心脏存在严重的 糖酵解 受损和 甘油 -3-磷酸 穿梭障碍,同时 CoA 生物利用度显著降低,尽管线粒体呼吸功能本身未受直接影响,但底物供应的匮乏限制了能量生成。
  • 尽管 S100A8/A9 在体外具有毒性,但短期体内药理学阻断该复合物并未改善心功能,提示其下游的代谢缺陷可能是更核心的治疗靶点。

研究意义与展望

该研究从 药物开发 角度指出,单纯抑制炎症可能不足以逆转 CKD 患者的心梗预后,未来应重点关注恢复 CoA 生物利用度或改善 糖酵解 通量的代谢干预策略。在 临床监测 方面,血清 S100A8/A9 水平可作为评估 CKD 患者心梗后风险的生物标志物。对于 疾病建模,本研究强调了在构建 心血管疾病 模型时,必须考虑代谢背景与免疫状态的交互作用,单一的基因敲除模型可能无法完全模拟人类共病的复杂性。

 

心血管与免疫疾病药效评价平台:基于本研究发现的S100A8/A9介导的炎症机制,提供动脉粥样硬化、自身免疫及炎症相关疾病模型构建服务,涵盖病理检测、生化指标分析及免疫细胞功能评估,为心血管共病机制研究提供专业支持。

 

结语

本研究深刻揭示了慢性肾脏病与心肌梗死共病状态下,心脏功能恶化的双重驱动机制:即由髓系细胞来源的 S100A8/A9 介导的急性炎症应激,以及伴随的 CoA 生物利用度降低和糖酵解受阻的代谢危机。这一发现不仅解释了为何 CKD 患者在梗死面积相似的情况下预后更差,更为 心血管疾病 的精准治疗提供了新的理论基石。从实验室到临床的转化视角看,未来的干预策略不应仅局限于传统的抗炎或抗纤维化,而应转向代谢重编程的修复,特别是针对 NR4A1 磷酸化通路及 CoA 代谢网络的调控。这对于改善全球范围内日益增长的 CKD 合并 心血管疾病 患者的生存率具有重大的临床意义,也为开发新型靶向药物指明了方向。

 

文献来源:
Corinna Schulte, Julia Wollenhaupt, Sina Hourtz, Nikolaus Marx, and Heidi Noels. CKD disrupts cardiac energy metabolism and aggravates cardiac inflammation, oxidative stress, and dysfunction post-infarction. Cardiovascular Research.