《Frontiers in Immunology》：Metabolic reprogramming induced by CRP deficiency or human CRP transgenic in influenza-infected mice
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本研究发现C反应蛋白(CRP)在流感病毒(H1N1)感染中扮演了“双刃剑”角色。通过对野生型(WT)、CRP敲除(KO)及人源CRP转基因(KI)小鼠的肺部代谢组学分析，揭示了CRP缺失或过表达可诱导独特的感染后代谢重编程。研究首次从代谢视角系统阐释了CRP通过影响能量重分配、抗氧化防御（如GSH合成）及免疫相关通路（如PUFA/PLA2、色氨酸-犬尿氨酸代谢）来调控宿主免疫-代谢稳态，其相关代谢物变化可作为重症流感疾病进展的潜在生物标志物。
材料与方法
研究团队利用先前实验的肺组织样本进行了非靶向代谢组学分析。样本来自8-10周龄的雌性C57BL/6J小鼠，分为三组：野生型(WT)、CRP敲除(KO)和人源CRP转基因(KI)小鼠。所有小鼠经鼻内接种1.5×104TCID50的A/California/04/2009 (H1N1)病毒，并在感染后0、3、7天(dpi)处死采集左肺组织。冻干后的样本经甲醇提取、氮气吹干后复溶于乙腈/水溶液，通过液相色谱-质谱联用(LC-MS)技术进行检测。数据经MS-DIAL软件处理后，进行主成分分析(PCA)、偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)，并基于方差膨胀因子(VIP)>1.0、倍数变化(FC)>1.5或<0.667、以及错误发现率(FDR)校正后的q值<0.05等标准筛选差异代谢物。最后，利用MetaboAnalyst平台进行代谢通路富集分析，并采用Spearman相关分析探究差异代谢物与免疫检查点LAIR-1表达、病毒载量(TCID50)及血清IL-17、IFN-γ水平之间的关联。
结果
1. 感染后小鼠的代谢变化模式
在野生型(WT)小鼠中，H1N1感染引发了广泛的代谢重编程，其特征可归纳为病毒对宿主的能量掠夺与宿主自身的防御及修复尝试并存。
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病毒对宿主的利用与干扰：嘌呤代谢中的黄嘌呤、次黄嘌呤和肌苷自感染早期(3 dpi)起持续下降，表明病毒为支持自身复制，持续掠夺宿主嘌呤代谢资源。同样，嘧啶代谢前体如尿苷5’-单磷酸(UMP)在感染早期下降。色氨酸代谢产物犬尿氨酸(Kyn)在感染后期(7 dpi)显著上调，提示色氨酸代谢向激活芳烃受体(AhR)介导的免疫抑制方向偏移。此外，N-ε-乙酰赖氨酸和甘露糖-6-磷酸(M6P)的持续增加，分别提示组蛋白乙酰化增强（可能利于病毒抑制抗病毒反应）和M6P依赖性组织蛋白酶合成增强（可能抑制宿主抗原呈递，利于病毒免疫逃逸）。
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宿主的防御与稳态恢复努力：感染后期(7 dpi)，鸟苷5’-单磷酸(GMP)和嘧啶代谢产物水平出现回升，可能标志着宿主从免疫消耗-代谢抑制向组织修复-代谢重建过渡。精氨酸和脯氨酸代谢中，鸟氨酸和脯氨酸自3 dpi起持续增加，反映了为支持胶原合成和抗氧化而启动的肺组织修复动态调控。脂肪酸β-氧化中的丙酰肉碱在7 dpi下降，可能反映了宿主为支持免疫细胞快速增殖，将代谢资源转向糖酵解。多不饱和脂肪酸(PUFA)代谢和磷脂酶A2(PLA2)通路在感染后期表现出复杂性：促炎介质花生四烯酸(ARA)和具有相对较弱抗炎活性的二十二碳四烯酸(DTA)上调，而强效抗炎介质二十二碳六烯酸(DHA)也同时增加，反映了宿主对炎症的动态平衡调控。谷氨酰胺的消耗和氧化型谷胱甘肽(oxidized GSH)的增加，提示氧化应激加剧并动员了抗氧化储备。维生素B6代谢的持续增强，反映了宿主对具有抗炎和免疫调节功能的辅酶吡哆醛-5’-磷酸(PLP)需求增加。此外，感染后期肠道菌群衍生代谢物如脱氧胆酸(DCA)和吲哚乳酸在肺组织中水平上升，提示“肠-肺”代谢轴在缓解炎症和免疫损伤中发挥作用。
1.0, fold change (FC) >1.5 or <0.667, and Benjamini–Hochberg false discovery rate (FDR)-corrected one-way ANOVA q-value <0.05. Normalized metabolite quantity data are visualized as a heatmap, with orange indicating higher metabolite levels and blue indicating lower levels. Samples of 0 dpi are labeled in gray, 3 dpi in green, and 7 dpi in orange.">
2. CRP敲除(KO)与转基因(KI)诱导的独特代谢重编程
与WT小鼠相比，CRP敲除(KO)和人源CRP转基因(KI)小鼠在感染后表现出截然不同的代谢模式，揭示了CRP在维持免疫-代谢平衡中的关键作用。
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CRP敲除(KO)小鼠的代谢特征：主要表现为“低免疫应答状态”和“抗氧化系统崩溃”。
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免疫抑制与代谢重编程受损：色氨酸(Trp)水平持续升高，犬尿氨酸(Kyn)提前（自3 dpi起）持续增加，表明色氨酸代谢过早地向免疫抑制方向偏移，提示存在低免疫应答状态。同时，支持免疫细胞快速增殖的脂肪酸β-氧化下调模式消失，表明代谢资源重分配受损。
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抗氧化防御与修复系统崩溃：脯氨酸水平无显著变化，而鸟氨酸和精氨酸持续升高，提示脯氨酸合成功能障碍，影响了依赖脯氨酸的抗氧化防御和组织损伤修复。谷氨酰胺水平无变化，氧化型谷胱甘肽(oxidized GSH)水平进行性下降（与WT趋势相反），而γ-谷氨酰循环相关代谢物（如L-焦谷氨酸、γ-谷氨酰亮氨酸）持续升高，共同揭示了由于谷胱甘肽(GSH)合成受损导致的宿主抗氧化系统崩溃。甲硫氨酸循环中，甲硫氨酸、L-组氨酸和叶酸等代谢物积累，也提示该循环受损，可能减少了GSH合成底物半胱氨酸的生成。
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宿主的代偿性反应：为应对上述缺陷，KO小鼠表现出多种代偿机制：PUFA/PLA2代谢（DTA, DHA, ARA）和维生素B6代谢（吡哆胺PM）自感染早期即持续上调，以促进（抗）炎症反应和免疫调节；色氨酸代谢中具有抗氧化活性的吲哚衍生物（吲哚乳酸、3-吲哚丙酸）水平增加，可能与肠道菌群代谢重编程有关；此外，与能量代谢或免疫功能相关的多种氨基酸（亮氨酸、赖氨酸、缬氨酸、酪氨酸）摄取或合成增加。
1.0, fold change (FC) >1.5 or <0.667, and Benjamini–Hochberg false discovery rate (FDR)-corrected one-way ANOVA q-value <0.05. Normalized metabolite quantity data were visualized as a heatmap, with orange indicating higher metabolite levels and blue indicating lower levels. Samples of 0 dpi are labeled in gray, 3 dpi in green, and 7 dpi in orange.">
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人源CRP转基因(KI)小鼠的代谢特征：主要表现为“炎症调节失衡”及相应的代偿。
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动态炎症调节缺失：在WT小鼠感染后期上调的PUFA/PLA2代谢（DTA, DHA, ARA）和维生素B6代谢（4-吡哆酸PA），在KI小鼠中均未发生显著变化，表明由PUFA/PLA2介导的动态炎症调节机制和维生素B6介导的免疫调节作用缺失，这可能反映了CRP过表达导致的免疫调节失衡。
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宿主的代偿性反应：为应对可能的免疫失调，KI小鼠的色氨酸代谢在感染后期发生改变：血清素合成的终产物5-羟基吲哚-3-乙酸(5-HIAA)下调，而犬尿氨酸通路代谢物N-甲基氨基苯甲酸(NMA)上调，以增强免疫抑制。此外，作为先天免疫反应代谢检查点的肉豆蔻酸在感染后期下降，也可能是一种应对过度免疫激活的代偿反应。
1.0, fold change (FC) >1.5 or <0.667, and Benjamini–Hochberg false discovery rate (FDR)-corrected one-way ANOVA q-value < 0.05. Normalized metabolite quantity data are visualized as a heatmap, with orange indicating higher metabolite levels and blue indicating lower levels. Samples of 0 dpi are labeled in gray, 3 dpi in green, and 7 dpi in orange.">
3. 重编程代谢物与免疫反应、病毒复制的相关性
相关性分析揭示了关键代谢物与疾病进展指标的潜在联系。在WT小鼠中，病毒载量与氧化型谷胱甘肽(oxidized GSH)、犬尿氨酸(Kyn)和4-吡哆酸(PA)呈负相关。免疫检查点LAIR-1与Kyn呈正相关。在KI小鼠中，病毒载量与oxidized GSH和Kyn呈负相关，而LAIR-1与Kyn呈负相关。在KO小鼠中，病毒载量与谷氨酰胺呈负相关，LAIR-1与Kyn呈负相关。这些结果进一步强调了氧化型GSH作为关键抗氧化剂，以及Kyn介导的色氨酸代谢负向免疫调节在宿主抗病毒感染中的重要性。
讨论
本研究从代谢组学视角，系统描绘了流感病毒感染后小鼠肺组织的时序性代谢变化图谱，并深入探讨了CRP在重症流感中的复杂作用。研究发现，CRP的存在对于感染后维持宿主的免疫-代谢平衡至关重要。在WT小鼠中，代谢重编程体现了病毒劫掠与宿主防御之间精细的动态博弈。而CRP的缺失（KO）或人源CRP的过表达（KI），则分别将宿主推向“低免疫-抗氧化崩溃”和“炎症调节失衡”两种不同的病理代谢状态。
研究结果提示，CRP可能作为免疫与代谢网络的一个关键枢纽，通过调节嘌呤/嘧啶代谢、色氨酸-犬尿氨酸通路、PUFA/PLA2代谢、谷胱甘肽合成、脯氨酸代谢以及维生素B6代谢等多种通路，影响宿主的能量分配、氧化还原状态和炎症反应强度，从而决定感染结局。其中，氧化型谷胱甘肽和犬尿氨酸等代谢物与免疫检查点LAIR-1及病毒载量的显著相关性，使其有望成为评估重症流感疾病进展的潜在代谢生物标志物。
此外，研究还在WT、KI、KO小鼠肺组织中均检测到肠道菌群衍生代谢物的变化，且模式各异，这表明“肠-肺”代谢轴也参与了流感感染后的免疫代谢调控，并在CRP表达异常时发生适应性改变或发挥代偿作用。
本研究的局限性在于其结论主要为相关性发现，缺乏功能实验验证，且样本量相对较小，未来需要更大规模的研究和深入的机制探索加以证实。尽管如此，该研究首次从代谢重编程的角度，为理解CRP在流感感染中的“双刃剑”角色提供了全新的机制性见解，也为寻找重症流感的疾病进展生物标志物和病理生理驱动的治疗靶点提供了重要线索。
