Multi‐Omics and ‐Organ Insights into Energy Metabolic Adaptations in Early Sepsis Onset

败血症 丝氨酸 代谢组学 嘌呤 丝氨酸羟甲基转移酶 嘌呤代谢 生物 代谢途径 代谢物 甘氨酸 生物信息学 医学 新陈代谢 生物化学 免疫学 氨基酸
作者
Linlin Xu,Zhengyuan Zhou,Sascha Schäuble,Wolfgang Vivas,Karen Dlubatz,Michael Bauer,Sebastian Weis,Mervyn Singer,Roman A. Lukaszewski,Gianni Panagiotou
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
标识
DOI:10.1002/advs.202504418
摘要

Abstract Systemic metabolic dysregulation in sepsis critically impacts patient survival. To better understand its onset, untargeted serum metabolomics and lipidomics are analyzed from 152 presymptomatic patients undergoing major elective surgery, and identified key metabolites, including serine and aminoadipic acid, that differentiate postoperative uncomplicated infection from sepsis. Using single‐nucleus RNA sequencing data from an in vivo mouse model of sepsis, tissue‐independent down‐regulation and tissue‐specific differences of serine and energy‐related genes including key module roles for the mitochondria‐linked genes, Cox4i1 , Cox8a , and Ndufa4 are identified. Finally, serine‐dependent metabolic shifts, especially in the liver, are revealed by using 12 C/ 13 C murine data with labeled serine, and link altered activity of the serine hydroxymethyltransferase (SHMT) cycle with perturbed purine metabolism during sepsis. This study demonstrates the close interrelationship between early metabolite changes and mitochondrial dysfunction in sepsis, improves the understanding of the underlying pathophysiology, and highlights metabolic targets to prospectively treat presymptomatic, but at‐risk, patients.
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