Redox Biology：李雪梅/税光厚/Sin Man Lam合作揭示红细胞膜脂对维持性血液透析患者预后的作用

• 基线时的红细胞（RBC）和血浆中的脂质可作为透析患者新发心脑血管（CCV）事件的预测因子。

• RBC和血浆脂质与临床和生化指标具有显著相关性。

• 脂质组学和蛋白质组学整合分析阐明了易发生CCV事件的透析患者中红细胞的异常结构和机械特性。

  研究背景：

与同龄普通人相比，透析患者因心脑血管（CCV）并发症而死亡的风险增加了40倍。CCV并发症是慢性肾脏病（CKD）发病率和死亡率的重要原因，因此开发预后标志物以促进透析患者CCV并发症的早期评估对临床实践中的患者管理至关重要。虽然高脂血症是普通人群中CCV并发症的已知危险因素，但传统的危险因素不能充分解释在透析患者中观察到的CCV并发症风险升高的原因。

红细胞（RBC）分布宽度表示循环红细胞大小的异质性指数，是血液透析患者全因死亡率和心血管死亡率的有力预测指标。细胞膜的精确脂质组成是决定膜曲率和膜折叠的关键因素，会影响细胞大小和形状的变化。成熟的红细胞已经失去了大部分胞内细胞器，其极性脂质成分大部分来自质膜。红细胞的适应性和灵活性（在大小和形状方面）在生物学上非常重要，因为红细胞要穿过广泛的大血管和微血管来输送氧气（和营养物质）。红细胞还表达了一系列抗氧化系统，如谷胱甘肽（GSH）循环系统，这对于全身性解毒和自由基清除至关重要，对血管健康有积极的促进作用。

研究人员在基线时收集了117名透析患者的RBC，以及基线时从45名具有相同随访期的透析患者中收集的血浆，分别纳入了RBC和血浆队列。并从2013/2014年至2021年8月对患者进行了大约7年的随访。在RBC队列中，37名患者中记录了7例脑出血、17例脑梗死和21例心肌梗死。与未发生心脑血管事件组相比，新发心脑血管事件组的平均基线年龄显著较高。高血压、糖尿病、高脂血症和脑卒中病史的患病率分别为97.4%、22.2%、35.9%和11.1%。在血浆队列中，11名患者中记录了2例脑出血、5例脑梗死和5例心肌梗死。高血压、糖尿病、高脂血症和脑卒中病史的患病率分别为97.8%、22.2%、40.0% 和8.9%。出现不良后果的患者的年龄和透析年份略高于未出现不良后果的患者。

红细胞和血浆队列脂质组类别

研究人员对血浆队列及RBC队列进行脂质组学分析，分别对血浆脂质组的22类530种脂质进以及RBC极性脂质组的15类236种脂质进行了定量分析。通过多变量Cox回归分析，在调整年龄、性别和透析时间后，共有68种RBC脂质和28种血浆脂质与新发CCV事件显著相关。构成RBC极性脂质组的许多极性脂类与透析患者新发CCV事件呈正相关，包括磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰甘油（PG）、磷脂酰肌醇（PI）、磷脂酸（PA）、磷脂酰丝氨酸（PS）、溶血磷脂酰丝氨（LPS）和溶血磷脂酸（LPA）。在这些脂类中，阴离子磷脂包括PA、PG 和PS 是透析患者不良CCV事件的较强预测因子。PAs的个体种类如PA 38:3和PA 38:4是透析患者新发CCV事件的最强阳性预测因子。除阴离子磷脂外，多不饱和磷脂酰胆碱（PCs）包括PC42:6和PC42:5也是CCV不良结局的强阳性预测因子。单不饱和PC 34:1是内源性RBC极性脂质组中最丰富的PC，是不良结局的阴性预测因子。

对于血浆脂质预测因子，研究人员观察到极性脂质占优势，尤其是PCs、烷基化脂酰胆碱（PC-O）和鞘磷脂（SMs）。强阳性血浆脂质预测因子为多不饱和PC-Os，包括PC O-40:6、PC O-40:5和PC O-40:4。另一方面，超长链神经酰胺Cer18:1;O2/26:1是唯一与透析患者心脑血管事件呈负相关的血脂。RBC和血浆中CCV事件相关的重叠脂质预测因子包括多不饱和PC，即PC 42:7和PC 42:6，以及SM 18:1;O2/14:0。这些结果表明与透析患者CCV事件显著相关的血浆脂质主要是极性脂质。

多变量Cox回归分析

随后研究人员根据基线时脂质浓度的三分位数对患者进行分类，并构建Kaplan-Meier生存曲线，以无CCV事件来定义生存期。结果显示在基线时，RBCs中PC 42:6、PE 38:5、PS 40:7、PI 34:2、PA 38:3和总LPA水平升高的患者，在未来7年内，CCV发作的可能性显著升高。同样，血浆队列中的Kaplan-Meier生存分析显示，基线时6种血浆脂质的浓度依赖性水平在未来7年中发生 CCV的不同概率的患者进行了分层。值得注意的是，这些被发现的血脂中有一半是醚类PCs。接下来，研究人员使用最小绝对值收缩和选择算子（LASSO）回归分析评估RBC和血浆脂质预测因子的预测性能。研究人员将包含脂质和基线指数（年龄、性别、透析年份）的模型的预测性能与仅包含基线指数（年龄、性别、透析年份）的模型进行了比较。脂质预测因子的加入显著改善了对RBC脂质（AUC = 0.83，p=0.003）和血浆脂质（AUC = 0.94，p=0.034）的预测性能。研究人员还评估了RBC和血浆之间存在的重叠脂质预测因子的预测性能，即PC 42:6、PC 42:7和SM18:1;O2/14:0。这些结果显示，基线时的RBC和血浆脂质都可以改善透析患者对新发CCV事件的预测。

脂质预测因子对新发CCV事件的预测性能

为了探讨脂质如何参与透析患者CCV事件的病理生理学，研究人员进一步研究了RBC和血浆脂质与临床和生化指标的相关性。加权相关网络分析（WGCNA）结果显示，RBC的阴离子脂质，包括PI、PS、PA和单唾液酸二己糖神经节苷脂（GM3），与新发心肌梗死和新发CCV事件等不良结局呈正相关。此外，该网络模块也与红细胞计数和标准化蛋白质分解代谢率（nPCR）呈正相关。含有阳离子膜脂（如多不饱和脂肪酸(PUFA)-PCs和SM）的网络模块与新发脑出血和铁蛋白水平呈正相关。与RBC脂质模块相反，血浆脂质模块与不良结局无显著相关，但甘油三酯（TG）簇与红细胞计数、红细胞压积和血红蛋白含量呈正相关，提示循环TG与红细胞生存的生物学相关性。

之后，研究人员对来自透析患者的RBC样本进行的蛋白质组学分析，结果显示蛋白质水平在有或没有新发CCV事件的个体之间存在中度分离。蛋白质组学分析共鉴定出262个差异蛋白，在新发CCV事件的透析患者中，其中120种差异蛋白表达上调，142种差异蛋白表达下调。使用KEGG数据库对代谢途径进行富集分析显示“肥厚性心肌病”、“焦点粘附”和“谷胱甘肽代谢”是最显著改变的途径。在新发CCV事件的患者中，两种能稳定红细胞F-肌动蛋白的肌球蛋白同工酶，即TPM1和TPM3显著减少。在 CCV 事件患者的RBC中，介导血细胞（即红细胞、白细胞和血小板）间粘附的膜蛋白（如整合素alpha-IIb 和Talin-1）显著增加。在谷胱甘肽代谢方面，谷胱甘肽还原酶（GSR）水平升高，而谷胱甘肽合成酶（GSS）水平降低。

红细胞的蛋白质组学分析

综上所述，该研究结果表明，在大约七年的随访期内，RBC和血浆脂质的基线水平提高了对透析患者CCV事件的预测能力。该研究结果强调了脂质代谢尤其是极性磷脂，与透析患者血管病变发展的相关性。该研究所提出的脂质预测因子小组有望促进基线时对高危患者的识别，以便更好地管理患者，并可能为这部分高危个体采用替代治疗。