用于结直肠癌早期诊断的血浆蛋白质组学高性能生物标志物

《Journal of Radiology Nursing》：Plasma Proteomic High-Performance Biomarkers for Early Diagnosis of Colorectal Cancer

早产儿脑损伤尿蛋白组学分析显示，中重度损伤组NCAN、ACAN、BCAN等神经保护蛋白显著降低，而FABP1、FABP3、FABP4、FABP7等炎症相关蛋白水平升高，为早期诊断和干预提供新思路。

　　本研究聚焦于极早产儿（VPI）的脑损伤问题，探讨了尿液蛋白组学在识别和理解这一类疾病中的潜在价值。极早产儿由于出生时未完全发育的神经系统面临较高的风险，容易发生诸如脑室出血（IVH）和脑室周围白质损伤（PWMI）等脑损伤类型。尽管医学技术的进步显著提高了极早产儿的生存率，但这些脑损伤仍是导致死亡和长期神经发育障碍的主要原因之一，尤其可能引发诸如脑瘫、认知功能障碍、行为问题等长期后果。因此，识别与脑损伤相关的生物标志物和分子机制，对于早期诊断、干预和改善预后具有重要意义。

尿液蛋白组学作为一种非侵入性研究手段，近年来在探索多种疾病机制方面展现出独特优势。尿液中约70%的蛋白质来源于肾脏，而其余则来自血液中过滤的肽类和小分子蛋白，或者由其他器官分泌进入尿液。因此，尿液蛋白组学不仅能够反映肾脏的健康状况，还能间接反映其他器官的功能状态，包括中枢神经系统。这种特性使得尿液成为研究神经系统疾病的一种有潜力的生物样本来源。已有研究表明，多种神经系统疾病，如神经退行性疾病、神经精神障碍、中风、脑膜炎和多发性硬化症等，均与尿液蛋白水平的变化密切相关。然而，在极早产儿脑损伤的研究中，尚未有系统性的尿液蛋白组学分析，因此本研究填补了这一空白。

本研究采用了一种纵向设计，收集了29名无脑损伤的极早产儿和11名中重度脑损伤的极早产儿在出生后第1、2、3、4、6、8、28天以及胎龄等效年龄（TEA）时的尿液样本。这些样本通过液相色谱-串联质谱（LC–MS/MS）技术进行分析，并结合生物信息学方法，识别出在不同时间点上显著差异表达的尿液蛋白。研究发现，有56种蛋白质在至少五个时间点上表现出显著差异，其中一些蛋白质如神经蛋白聚糖（NCAN）、聚集蛋白聚糖（ACAN）和短脑蛋白聚糖（BCAN）在中重度脑损伤组中明显减少。这些蛋白质属于细胞外基质（ECM）的一部分，通常在神经系统发育和成熟过程中发挥重要作用，包括调控神经元粘附、神经突生长以及参与神经网络的构建。它们的减少可能反映了脑损伤对这些关键蛋白的消耗或抑制，进而影响神经系统的正常发育。

另一方面，脂肪酸结合蛋白（FABPs）如FABP1、FABP3、FABP4和FABP7在无脑损伤组中随时间推移而逐渐减少，而在中重度脑损伤组中则表现出上升趋势。这种差异提示FABPs可能在脑损伤的发展过程中起着促进作用，其异常表达可能与炎症反应、细胞凋亡、血脑屏障损伤以及线粒体功能障碍等病理过程相关。值得注意的是，FABP5在无脑损伤组中表现出持续上升，而在中重度脑损伤组中则呈现出下降趋势，这与FABP7在加重神经炎症中的作用相呼应。这种相反的变化可能表明FABP5在中重度脑损伤中起到了一定的保护作用，或者其表达变化反映了不同的病理机制。

此外，研究还发现了一些与脑损伤相关的蛋白变化模式，例如碳ic酸酐酶1（CA1）的波动性表达。CA1是一种在红细胞中常见的酶，当发生溶血时，会释放到血液中并最终出现在尿液中。在本研究中，CA1水平的波动可能反映了严重疾病状态下溶血的增加或因严重IVH所需的输血治疗所导致的血红蛋白分解。这种变化不仅可能影响尿液蛋白组的构成，还可能为疾病的病理生理过程提供新的视角。

在功能富集分析中，研究发现多个与脑损伤相关的信号通路被显著激活，包括过氧化物酶增殖物激活受体（PPAR）信号通路、细胞外基质降解、IL-18信号通路、凝血和补体级联反应等。这些通路的改变可能揭示了脑损伤的复杂机制，例如炎症反应的增强、细胞凋亡的激活以及神经细胞间的信号传导异常。特别是PPAR信号通路的减少可能表明了与能量代谢和抗炎反应相关的功能受损，而细胞外基质降解和补体级联的增强则可能反映了脑组织的破坏和修复过程。

本研究的一个重要发现是，某些与神经保护相关的蛋白在中重度脑损伤组中表现出持续下降，如钙粘蛋白8（CDH8）和热休克蛋白B1（HSPB1）。CDH8主要在脑中表达，参与关键神经回路的形成，其水平的下降可能与神经发育障碍相关。HSPB1是一种重要的细胞应激反应蛋白，通常在细胞面对各种应激时被上调，以保护细胞免受损伤。在动物模型中，HSPB1的上调已被证明可以显著减轻脑损伤并改善神经功能。然而，在本研究中，HSPB1在尿液中的表达却呈现出下降趋势，这可能意味着其在体内受到抑制，从而无法有效应对脑损伤带来的应激。

研究还发现，与神经保护相关的蛋白如脂联素（ADIPOQ）在尿液中被显著抑制。ADIPOQ是一种由脂肪组织分泌的激素，具有强大的抗凋亡和抗炎特性，在多种脑损伤模型中被证实能够减轻炎症性脑损伤，如缺血性中风和出血性中风。其在尿液中的减少可能反映了体内ADIPQ水平的下降，从而削弱了对脑损伤的保护作用。这些发现不仅有助于理解极早产儿脑损伤的分子机制，还可能为未来的治疗策略提供新的方向。

本研究的另一个重要方面是其方法学的严谨性。研究团队采用了现代、高通量的质谱分析技术，结合生物信息学方法，确保了数据的准确性和可靠性。通过多时间点的样本采集和分析，研究揭示了尿液蛋白组在不同发育阶段的变化趋势，为后续的纵向研究提供了基础。然而，研究也存在一些局限性，例如样本量较小，尤其是中重度脑损伤组仅有11名婴儿，这可能影响统计结果的可靠性和结果的推广性。此外，尿液中某些蛋白的变化可能与肾脏损伤相关，因此在解释结果时需要谨慎，确保所发现的蛋白变化确实反映了脑损伤的病理过程，而非其他器官的病变。

本研究的结论表明，极早产儿的尿液蛋白组在中重度脑损伤的情况下表现出显著的差异，这些差异可能与神经发育的异常和应激反应的减弱有关。研究还强调了尿液蛋白组学作为非侵入性工具在早期诊断和监测极早产儿脑损伤中的潜在应用。通过识别特定的蛋白标志物，研究人员可以更早地发现脑损伤的迹象，从而为干预措施的制定提供依据。未来的研究可以进一步在体外实验或动物模型中验证这些蛋白标志物的功能意义，探索其在临床中的应用潜力。

从临床视角来看，这项研究的意义在于其可能为极早产儿脑损伤的早期识别和干预提供新的思路。目前，许多用于评估脑损伤的工具往往在疾病发生后才能检测到明显的异常，而无法在早期阶段进行干预。尿液蛋白组学的非侵入性特性使其成为一种理想的生物标志物来源，尤其是在无法进行侵入性脑部检查的情况下。此外，研究还指出了一些可能的临床影响因素，如长时间的机械通气、长期的静脉营养支持或输血治疗，这些因素可能会影响尿液蛋白组的构成，从而在分析结果中产生干扰。因此，在未来的临床研究中，需要进一步考虑这些变量的影响，以确保结果的准确性和可解释性。

总的来说，这项研究通过尿液蛋白组学分析，揭示了极早产儿脑损伤的潜在分子机制，并为早期诊断和干预提供了新的生物标志物。研究结果不仅有助于加深对极早产儿脑损伤的理解，还可能为开发新的治疗策略提供理论支持。尽管研究存在一定的局限性，但其方法学的严谨性和结果的显著性仍为该领域的发展提供了重要的参考价值。未来的研究需要进一步扩大样本量，探索更多潜在的蛋白标志物，并验证其在临床中的实际应用效果。