Redox Biol︱王雪玢团队揭示2型糖尿病合并晚期支架内血栓的血小板能量组和代谢组特征

撰文︱王雪玢

责编︱王思珍，方以一

编辑︱王如华

支架内血栓是经皮冠状动脉介入治疗最严重的并发症之一，具有高致死率和高复发率等特点[1]。多项流行病学研究显示，支架内血栓，尤其是晚期支架内血栓（late stent thrombosis，LST）在2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）患者中有着较高的发病率[2-3]。研究人员推测这一风险关联可能与T2DM介导的血小板功能紊乱有关[4-5]。在T2DM背景下，血小板可能发生一系列细胞能量和相应代谢变化，进而诱导血小板促血栓形成表型[6]，但这一变异过程具体是怎样的？其对LST发病又有怎样的影响？研究人员并不清楚。

近日，郑州大学第一附属医院王雪玢团队在Redox Biology发表了题为“Inhibition of mitochondrial complex I leading to NAD⁺/NADH imbalance in type 2 diabetic patients who developed late stent thrombosis: Evidence from an integrative analysis of platelet bioenergetics and metabolomics”的文章，首次描绘了T2DM并发LST患者血小板的细胞能量组学和代谢组学特征，揭示了mt-CI失能介导NAD⁺/NADH失衡致血小板高聚性在T2DM并发LST中的重要作用。

本研究从已建立的前瞻性队列中筛选15例T2DM合并LST患者（LST）和15例无LST的T2DM患者（对照），利用Seahorse和LC-MS技术分别比较其血小板细胞能量组和代谢组变化情况（图1）。

图1 研究流程图

（图源：Gao MJ, et al., Redox Biol, 2022）

细胞能量组学方面，LST血小板呈现出明显的细胞能量供应方式改变，具体表现为：线粒体氧化呼吸耗氧率下调（图2A-D），糖酵解酸化率上调（图2E-G），而ATP供应量并未改变（图2H）。进一步检测线粒体氧化呼吸链复合物的功能后，作者发现：mt-CI失能介导的NAD⁺/NADH池下调可能是LST血小板细胞能量变化的主因（图2I-L）。此外，mt-CI失能可能进一步导致线粒体活性氧的上调（图2M）和血小板的过度活化（图2N-O）。                                               

图2 T2DM合并LST患者血小板的细胞能量组变化特征。

（图源：Gao MJ, et al., Redox Biol, 2022）

与细胞能量组改变一致，LST血小板的代谢谱也发生显著变化（图3A-C），表现为：线粒体三羧酸循环和NAD⁺/合成代谢通路下调（图3D-F），而糖酵解和磷酸戊糖代谢通路则相应上调（图3D和3G）。更为重要的是，当作者利用低剂量鱼藤酮部分抑制对照血小板的mt-CI活性后，作者成功模拟出LST血小板的细胞能量（图4A-C）和代谢变化（图4D），提示mt-CI失能可能是LST血小板细胞能量和代谢异常的“元凶”。

图3 T2DM合并LST患者血小板的代谢组变化特征。

（图源：Gao MJ, et al., Redox Biol, 2022）

图4 部分抑制mt-CI活性可在对照血小板内模拟LST血小板的细胞能量组和代谢组变化。

（图源：Gao MJ,et al., Redox Biol, 2022）

当作者高通量整合2类组学数据后，发现：LST血小板的细胞能量组和代谢组相互作用关系也发生了显著改变。在LST血小板内，线粒体氧化呼吸相关特征对碳基、维生素、氨基酸和脂质多条代谢通路均施加广泛而显著的影响，而糖酵解酸化特征对整体代谢的影响则极其有限（图5）。

图5 T2DM合并LST患者血小板能量组和代谢组相互作用关系分析。

（图源：Gao MJ,et al., Redox Biol, 2022）

最终，作者尝试在ST血小板内利用烟酰胺核苷（NAD⁺前体，补充NAD⁺）和奥拉帕尼（PARP抑制剂，抑制NAD⁺消耗）纠正mt-CI失能介导的NAD⁺/NADH池下调，发现：恢复NAD⁺/NADH稳态有利于提升线粒体氧化呼吸能力（图6A-E），抑制线粒体活性氧的过度生成（图6F），进而纠正LST血小板的高聚集性（图6G）。

图6 恢复NAD⁺/NADH稳态可纠正LST血小板异常表型。

（图源：Gao MJ,et al., Redox Biol, 2022）

文章结论与讨论，启发与展望

综上所述，该研究完成了首个2型糖尿病（T2DM）合并晚期支架内血栓（LST）患者的血小板高通量细胞能量组和代谢组整合分析。总的来说，T2DM-LS血小板者表现出线粒体氧化呼吸耗氧率下降和糖酵解酸化率上升的细胞能量组学特征，及线粒体三羧酸循环和NAD⁺合成代谢通路下调的代谢组学特征。进一步的研究提示：mt-CI介导的NAD⁺/NADH池失衡是T2DM-LST血小板细胞能量代谢异常的重要病因。该研究从细胞能量代谢角度扩展了我们对T2DM合并LST发病机理的认识，加深了人们对mt-CI介导NAD⁺/NADH失衡致血小板过度活化这一病理机制的理解，同时为应用高通量细胞能量组和代谢组整合分析以探讨复杂疾病的致病机理提供了可借鉴的思路。

值得注意的是，限于血小板标本难以长期保存、研究所需血小板量较大等问题，本文采用回顾性研究方法，因而难以进行前瞻性分析。此外，mt-CI的上游调控通路也尚未可知，有待进一步探索。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.redox.2022.102507 

通讯作者：王雪玢

（照片提供自：王雪玢团队）

通讯作者简介（上下滑动阅读） 

王雪玢，临床检验诊断学博士，郑州大学第一附属医院副主任技师。主要研究方向是心血管疾病分子标志物鉴定及机制研究。近三年以第一/通讯作者身份在Redox Biology, Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology, Cardiovascular Diabetology, Atherosclerosis 等期刊发表相关论文。主持国家自然科学基金、省市级课题多项。

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参考文献（上下滑动阅读）

[1] T. Gori, A. Polimeni, C. Indolfi, L. Raber, ¨ T. Adriaenssens, T. Münzel, Predictors of stent thrombosis and their implications for clinical practice, Nat. Rev. Cardiol. 16 (2019) 243–256.

[2] T. Kimura, T. Morimoto, Y. Nakagawa, K. Kawai, S. Miyazaki, T. Muramatsu, et al., Very late stent thrombosis and late target lesion revascularization after sirolimuseluting stent implantation: five-year outcome of the j-Cypher Registry, Circulation 125 (2012) 584–591.
[3] J. Yuan, G.M. Xu, Early and late stent thrombosis in patients with versus without diabetes mellitus following percutaneous coronary intervention with drug-eluting stents: a systematic review and meta-analysis, Am. J. Cardiovasc. Drugs 18 (2018)483–492.
[4] N. Vazzana, P. Ranalli, C. Cuccurullo, G. Davì, Diabetes mellitus and thrombosis, Thromb. Res. 129 (2012) 371–377.
[5] E. Masselli, G. Pozzi, M. Vaccarezza, P. Mirandola, D. Galli, M. Vitale, et al., ROS in platelet biology: functional aspects and methodological insights, Int. J. Mol. Sci. 21 (2020) 4866.
[6] B.K. Chacko, M.R. Smith, M.S. Johnson, G. Benavides, M.L. Culp, J. Pilli, et al., Mitochondria in precision medicine; linking bioenergetics and metabolomics in platelets, Redox Biol. 22 (2019), 101165. 

本文完