多组学和单核RNA测序技术揭示了急性一氧化碳中毒后迟发性脑病的主要神经炎症途径

《Current Medicinal Chemistry》：Core Neuroinflammatory Pathways Contributing to Delayed Encephalopathy After Acute Carbon Monoxide Poisoning Revealed by Multi-omics and Single Nucleus RNA-Seq

　　一氧化碳中毒后迟发性脑病（DEACMP）的分子机制研究通过多组学分析和单细胞转录组测序（snRNA-seq）揭示炎症核心作用及Ifngr1/Stat1/Ctss轴的关键地位，并鉴定出溶酶体与结核病相关信号通路。

　　

摘要

引言：急性一氧化碳中毒后迟发性脑病（DEACMP）的发病机制仍不清楚，缺乏具体的预测标志物。本研究旨在通过多组学技术和单核RNA测序（snRNA-seq）阐明其分子基础并识别DEACMP的预测生物标志物。

方法：从105名参与者中收集临床数据和血液样本，利用非靶向代谢组学测序技术分析这些参与者的血清代谢物。此外，从健康对照组（HCs）、急性一氧化碳中毒患者组（ACOP）、非迟发性脑病组（DEACMP-N）和DEACMP组（每组3人）中随机选取样本进行转录组测序，以确定与DEACMP相关的潜在预测靶点和关键信号通路。同时建立了严重的DEACMP大鼠模型和对照组大鼠模型。分别从对照组、DEACMP组以及DEACMP+地塞米松+硒代蛋氨酸组中选取3只大鼠进行snRNA-seq分析。随后通过免疫荧光多重检测和qRT-PCR（定量逆转录聚合酶链反应）验证所识别的预测靶点。

结果：对105名参与者的临床数据进行分析后发现，炎症在影响一氧化碳中毒的预后中起关键作用。代谢组学分析发现DEACMP-N组和DEACMP组之间存在19种代谢物的显著差异。对12名参与者的转录组分析表明，DEACMP主要与六个信号通路相关，包括溶酶体和结核病相关通路。由于小胶质细胞是中枢神经系统的免疫效应细胞，snRNA-seq分析显示DEACMP期间小胶质细胞的基因表达和信号通路发生改变，KEGG（京都基因与基因组百科全书）分析指出中性粒细胞胞外陷阱形成、溶酶体和结核病相关通路最为显著。转录组和snRNA-seq的差异基因分析共识别出28个在DEACMP中差异表达的基因。STRING（相互作用基因/蛋白质检索工具）数据库、免疫多重检测和qRT-PCR进一步证实了Ifgnr1/Stat1/Ctss轴在DEACMP中的关键作用。

讨论：本研究确定Ifgnr1/Stat1/Ctss轴是DEACMP发病机制中的关键炎症通路，从而澄清了之前关于一氧化碳中毒后遗症的不确定性。通过代谢组学、转录组学和单核RNA测序分析发现，溶酶体和结核病相关通路的交集（尤其是在小胶质细胞中）为治疗干预提供了新的机制见解。尽管多种组学方法的整合提高了研究结果的可靠性，但这些发现与DEACMP发病机制的生物学相关性仍需通过独立的队列验证方法进行严格验证。

结论：本研究全面概述了DEACMP患者的血清代谢物表达、差异基因表达和信号通路，为理解DEACMP的发病机制提供了理论基础。