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研究目的急性心肌梗死(Acute myocardial infarction,AMI)是冠心病分属中最为严重的类型,该病被认知为危害人类健康的头号杀手之一。对于ST段抬高心肌梗死(STsegment elevation myocardial infarction,STEMI)需紧急恢复血流供应,挽救缺血心肌。经皮冠状动脉介入治疗(Percutaneous coronary intervention,PCI)是针对STEMI患者的首选策略,能改善急性STEMI患者的远期生存率。然而,目前仍存在诸多与PCI相关的临床问题需要被解决,其中心肌缺血再灌注损伤(Myocardial ischemiareperfusion injury,MIRI)是最重要的临床问题之一。类二十烷酸代谢产物是由花生四烯酸等多不饱和脂肪酸在环氧酶、脂氧酶和细胞色素P450三大代谢通路的作用下生成的几百种活性脂质分子的总称。这类代谢产物中的很多分子与心血管疾病中涉及到的生物学过程有关,在诸如炎症、血栓形成、动脉粥样硬化、心肌肥厚、心律失常、心力衰竭等过程中发挥危害或保护性作用。然而,目前大部分类二十烷酸代谢产物在心肌缺血再灌注损伤过程中发挥的作用与分子机制尚不清楚,对于PCI手术前后病人的类二十烷酸的整体代谢模式改变情况也尚未阐明。本工作的目的是利用类二十烷酸代谢组学在小鼠心肌缺血再灌注损伤模型与STEMI患者血浆样本中阐述心肌缺血再灌注过程中类二十烷酸代谢谱的整体变化规律;发现与心肌缺血再灌注损伤相关的关键代谢产物;并在细胞模型中研究关键代谢产物的功能与机制。研究方法利用小鼠经冠脉结扎/再通手术建立的心肌缺血再灌注损伤模型,超声心动、Evans blue-TTC双染色检测验证动物模型成功建立;收取STEMI患者PCI手术前后7个时间点(手术前30分钟、手术后6小时、手术后12小时、手术后24小时、手术后72小时、出院前1天、出院后28天)的血浆样本,并充分记录患者的临床信息(包括人口学特征、生命特征、既往疾病史、院前用药、心脏超声、心梗面积、CKMB、c Tn I等心脏损伤标志物水平等)。利用基于液相色谱-三重四极杆质谱联用技术的靶向代谢组学方法分析小鼠MIRI模型心脏组织及STEMI患者血浆的类二十烷酸代谢谱(包括环氧酶、脂氧酶、细胞色素P450氧化酶通路下的84种代谢产物)。通过由Mann-Whitney U检验、ANOVA方差分析、偏最小二乘判别分析等统计学方法所组成的筛选原则,筛选与心肌缺血再灌注损伤相关的关键代谢产物。建立缺氧复氧过程诱导大鼠乳鼠原代心肌细胞I/R模型(缺氧12小时,常氧条件6小时),在此模型中研究关键代谢产物对心肌细胞凋亡的影响。研究结果在小鼠心脏组织中共检测到类二十烷酸代谢产物68种。偏最小二乘-判别分析显示小鼠经冠脉结扎/再通手术建立的IR模型与对照组相比,类二十烷酸代谢谱发生明显的改变,其中15-羟基二十碳四烯酸(15-HETE,I/R组升高)对代谢组的整体差异贡献最大;经Mann-Whitney U检验筛选到7种具有显著性变化的代谢产物,其中16-羟基二十碳四烯酸(16-HETE)在I/R组降低至低于检测限),12-羟基二十碳四烯酸(12-HETE)在I/R组升高约2.08倍(p=0.011),15-HETE在I/R组升高约2.11倍(p=0.014),18-羟基二十碳四烯酸(18-HETE)降低约70%(p=0.001),血栓烷素B2(TXB2)升高约1.46倍(p=0.048)。对20位STEMI患者在7个时间点收集到的共计140个血浆样本进行类二十烷酸代谢组学分析,共检测到类二十烷酸代谢产物68种。偏最小二乘-判别分析显示STEMI患者接受PCI手术前后类二十烷酸代谢谱发生明显变化,其中6-k-前列腺素F1α(6-k-PGF1α)对代谢组的整体差异贡献最大;通过对代谢产物时程曲线的聚类分析发现,不同代谢产物的时程曲线展现出不同的变化特征;其中缺血再灌注早期阶段(6小时)造成16-HETE水平的升高(ANOVA p=0.006);中期阶段(12~72小时)造成二羟基二十碳三烯酸(DHET)类代谢产物的升高(ANOVA p<0.05)以及TXB2、脂氧素A4(LXA4)的降低(ANOVA p=0.005);后期阶段(72小时之后)造成6-kPGF1α(ANOVA p=2.71E-08)和白三烯B4(LTB4)(ANOVA p=0.0004)的升高;此外前列腺素D2和E2(PGD2、PGE2)在整个过程中持续性降低。研究结论经Mann–Whitney U检验和PLS-DA多元统计所得数据的综合考量,结合类二十烷酸代谢产物的已知功能,我们认为包括12-HETE、15-HETE、16-HETE、18-HETE、TXB2在内的5种花生四烯酸代谢产物在小鼠的心肌缺血再灌注损伤过程中具有重要的病理生理学意义;经过对ANOVA分析、Mann-Whitney U检验、以及PLA-DA多元统计所得数据的综合考量,并结合类二十烷酸代谢产物的已知功能,我们认为包括6-k-PGF1α、TXB2、PGD2、PGE2、LXA4、LTB4、16-HETE、20-HETE、5,6-DHET在内的9种类二十烷酸代谢产物在STMEI患者的缺血再灌注损伤过程中具有重要的病理生理学意义。对小鼠心肌缺血再灌注损伤模型与STEMI患者关键类二十烷酸代谢产物的比较显示:TXB2和16-HETE可能在动物模型与STEMI患者中均发挥重要作用。本研究利用代谢组学系统性地研究类二十烷酸代谢谱在心肌缺血再灌注损伤中的整体变化规律,全面理解心肌缺血再灌注损伤过程中类二十烷酸系统的整体特点,完整勾勒出多种类二十烷酸分子之间在心肌缺血再灌注损伤过程中水平变化的总体脉络,针对类二十烷酸在心肌缺血再灌注损伤过程中的改变提出了对类二十烷酸具有针对性的干预策略。