CT350精准定量350+代谢物——揭秘花生四烯酸代谢通路

凯莱谱CalTarget靶向代谢组学平台隆重推出了CT350绝对定量代谢组解决方案，可实现对生物样本中350+的功能性小分子代谢物进行绝对定量检测，涉及150多条KEGG代谢通路。上期，我们向大家介绍了色氨酸代谢通路，本期将为大家介绍另外一条明星代谢通路：花生四烯酸代谢通路（Arachidonic acid metabolism）。

花生四烯酸通路

花生四烯酸(Arachidonic Acid, AA)是二十碳多不饱和脂肪酸，它在哺乳动物体内主要结合于细胞膜的磷脂中，是含量最多、分布最广的多不饱和脂肪酸之一，也是人体一种重要的必需脂肪酸。花生四烯酸代谢（KEGG map00590）是以AA为核心底物的复杂信号转导网络，在体内通过环氧合酶 (cyclooxygenases, COX)、脂氧合酶 (lipoxygenases, LOX) 和细胞色素P450 (CYP450)三大主要酶促途径（下图） ，产生前列腺素、血栓素、脂氧素、白三烯、羟基二十碳四烯酸、环氧二十碳四烯酸二醇等众多具有高度生物活性的代谢产物，进而广泛参与到信号转导、免疫调节、炎症反应、器官功能维持等关键生理过程，其代谢失衡也与心血管疾病、癌症等多种疾病的发生发展密切相关。

下面我们挑选一些高分文献看看花生四烯酸代谢有关的研究思路：

1、Alox15/15-HpETE Aggravates Myocardial Ischemia-Reperfusion lnjury by Promoting Cardiomyocyte Ferroptosis ^[1]

发表期刊：Circulation（IF 38.6）

发表时间：2023年5月

研究领域：心血管疾病

研究单位：天津医科大学

研究内容：研究人员采用小鼠左前降支冠状动脉结扎模型模拟心肌缺血再灌注(I/R)损伤，分析不同再灌注时间点（4小时、24小时、7天）的细胞死亡模式，通过心肌特异性Alox15敲除和过表达小鼠，验证Alox15的功能，并检测心脏组织中类二十烷酸代谢物的变化（重点关注Alox15下游产物，如15-HETE和15-HpETE，图1）。研究人员发现I/R诱导的心脏损伤后心肌细胞明显的铁死亡现象。Alox15及其代谢产物15-HpETE是引发铁死亡的关键因素。对小鼠进行Alox15敲除或给予Alox15特异性酶活性抑制剂ML351可显著改善再灌注损伤后的心功能和纤维化。

图1.小鼠心脏在缺血-再灌注（I/R）后不同时间点（0分钟至7天）花生四烯酸代谢通路中代谢物的热图

2、Tumor-derived arachidonic acid reprograms neutrophils to promoteimmune suppression and therapy resistance in triple-negative breast cancer[2]

发表期刊：Immunity（IF 26.3）

发表时间：2025年4月

研究领域：癌症

研究单位：美国贝勒医学院

研究内容：研究人员使用TNBC小鼠模型，经抗PD-1+紫杉醇联合治疗后筛选出复发耐药细胞系，进行靶向代谢组学检测后发现耐药肿瘤细胞中花生四烯酸（AA）合成增强，脂滴（LDs）积累，并通过细胞外囊泡 传递给中性粒细胞。随后从单细胞RNA测序发现耐药肿瘤中存在独特的中性粒细胞亚群（RTANs），且RTANs通过高表达PD-L1和产生前列腺素E2（PGE2）直接抑制CD8+ T细胞功能，导致T细胞耗竭；而抑制AA合成关键酶ELOVL5或通过饮食干预（EFAD饮食）降低AA水平，可恢复联合疗法的敏感性（图2）。此研究揭示了脂代谢重编程在肿瘤免疫抑制中的新作用，为克服TNBC耐药提供了潜在靶点（如饮食干预、AA代谢抑制剂）。

图2. 研究机制图

3、Arachidonic acid synergizes with aspirin preventing myocardial ischaemia-reperfusion injury and mitigates bleeding risk^[3]

发表期刊：Cardiovascular Research（IF 13.3）

发表时间：2025年5月

研究领域：心血管疾病

研究单位：中国医学科学院阜外医院等

研究内容：此研究通过建立小鼠心肌缺血再灌注（MI/R）模型，系统评估了花生四烯酸（arachidonic acid, AA）及其与阿司匹林（aspirin, ASA）的联用对心肌保护和出血风险的影响。研究采用了多种实验技术，包括心脏功能测定、血流灌注监测、免疫组织化学染色、流式细胞术、LC-MS/MS代谢物检测等。结果发现，低剂量AA能减轻MI/R损伤，改善冠脉血流及血管反应性。机制层面，ASA抑制血小板COX-1，阻断血栓素A2(TXA2)生成；而AA作为底物被血管内皮COX-2代谢，选择性提升保护性前列腺素PGs（图3），协同改善微循环并抑制中性粒细胞炎症浸润，从而改善微循环、缓解炎症。因此，AA作为ASA的辅助治疗，能同时增强其心肌保护效应并缓解其出血副作用，为急性心肌梗死患者提供一种多靶点、低副作用的治疗策略。

图3. AA与ASA双重治疗后小鼠24h尿中PGIM和PGEM和其他对照组的比较

4、Arachidonic acid and docosahexaenoic acid levels correlate with the inflammation proteome in extremely preterm infants^[4]

发表期刊：Clinical Nutrition（IF 7.4）

发表时间：2024年3月

研究领域：炎症免疫、妇幼健康

研究单位：哥德堡大学

研究内容：此研究对183名胎龄<28周的早产儿的1340份血清样本（从出生时的脐带血，生后第1、3、7、14天，之后每两周一次直至胎龄40周，分时段收集血清样本），检测了血清磷脂中花生四烯酸（AA）和二十二碳六烯酸（DHA）水平，并利用Olink蛋白质组学定量了538种血清蛋白。183名儿童中有约一半婴儿接受了肠内AA（100 mg/kg/d）+ DHA（50 mg/kg/d）补充至胎龄40周。研究人员发现：1）生后第1天，AA与 10种蛋白显著相关，DHA与 55种蛋白显著相关（图4）；生后第100天，共57种蛋白质与AA、DHA或两者显著相关，38种蛋白质同时与AA和DHA显著相关且关联方向完全相同（图4）。这推翻了传统上认为AA（n-6）与DHA（n-3）在炎症调节中起拮抗作用的观点，表明它们在早产儿中有非拮抗性甚至潜在的协同作用。在早产儿这个特定群体中，AA和DHA似乎以一种协同的方式共同促进炎症过程的下调（或特定情况下的上调）。  研究结果也为早期、足量的 AA和DHA联合补充对于缓解脆弱早产儿过度炎症反应、降低多种炎症相关疾病（如ROP、BPD、NEC）风险提供了重要的分子层面证据。

图4. 出生后第1天蛋白质与AA及DHA的火山图和出生后第100天蛋白质与AA及DHA的弦图

花生四烯酸通路应用领域

• 心血管疾病（动脉粥样硬化、高血压、血栓形成、心肌梗死等）
• 哮喘、过敏性疾病
• 慢性疼痛
• 炎症性疾病（关节炎、炎症性肠病等）
• 癌症
• 干预（营养干预、药物干预等）
• 生物标志物

小结

凯莱谱 CalTarget 靶向代谢组学平台推出的 CT350 绝对定量代谢组解决方案，可精准检测 350+ 种功能性小分子代谢物，并覆盖 150+ 条 KEGG 通路。本期聚焦的明星通路验证花生四烯酸通路，充分彰显了 CT350 在疾病机制解析与转化医学中的核心价值。以下为 CT350 产品列表，感兴趣的小伙伴快来后台联系我们吧：

参考文献

1. Cai, Wenbin et al. “Alox15/15-HpETE Aggravates Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury by Promoting Cardiomyocyte Ferroptosis.” Circulation vol. 147,19 (2023): 1444-1460. doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.122.060257

2. Yu, Liqun et al. “Tumor-derived arachidonic acid reprograms neutrophils to promote immune suppression and therapy resistance in triple-negative breast cancer.” Immunity vol. 58,4 (2025): 909-925.e7. doi:10.1016/j.immuni.2025.03.002

3. Cai, Wenbin et al. “Alox15/15-HpETE Aggravates Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury by Promoting Cardiomyocyte Ferroptosis.” Circulation vol. 147,19 (2023): 1444-1460. doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.122.060257

4. Klevebro, Susanna et al. “Arachidonic acid and docosahexaenoic acid levels correlate with the inflammation proteome in extremely preterm infants.” Clinical nutrition (Edinburgh, Scotland) vol. 43,5 (2024): 1162-1170. doi:10.1016/j.clnu.2024.03.031