揭示极早早产儿（无论是否存在早产脑损伤）尿液蛋白质组的差异

《Journal of Radiology Nursing》：Uncovering Urinary Proteome Differences in Very Preterm Infants with and without Preterm Brain Injury

本研究通过尿液蛋白质组学分析，追踪29例无脑损伤和11例中重度脑损伤的极早产儿从出生到矫正胎龄的蛋白质表达变化，发现神经保护蛋白（如NCAN、ACAN、BCAN）显著降低，而炎症相关蛋白（如FABP1、FABP3、FABP4、FABP7）水平升高，为早期诊断和干预提供了潜在生物标志物。

　　本研究聚焦于极早产儿（VPI）脑损伤的分子机制，利用蛋白质组学技术分析尿液中的蛋白表达，以期揭示脑损伤的发生与恢复过程，并寻找可能的治疗靶点。极早产儿由于出生时大脑尚未完全发育，容易受到多种因素的影响，如缺氧、缺血、感染等，从而导致脑损伤，包括脑室出血（IVH）和脑室周围白质损伤（PWMI）。这些损伤不仅威胁婴儿的生存率，还可能带来长期的神经功能障碍，甚至影响其一生的生活质量。尽管现代新生儿重症监护技术取得了显著进步，但脑损伤仍然是导致死亡和严重后遗症的主要原因之一。因此，寻找一种非侵入性的、能够早期识别脑损伤的生物标志物具有重要的临床意义。

尿液蛋白质组学作为一种新兴的研究手段，为探索新生儿神经系统疾病提供了独特的视角。尿液中的蛋白质既可能来源于肾脏，也可能来自血液中被过滤的物质或分泌到尿液中的小分子蛋白。这种特性使得尿液成为研究全身性生理和病理状态的理想样本。近年来，已有研究表明尿液蛋白水平的变化与多种神经系统疾病密切相关，例如神经退行性疾病、神经精神障碍、脑卒中、脑膜炎和多发性硬化等。此外，在动物模型中，缺氧缺血性脑病（HIE）的研究也显示了尿液蛋白谱的变化可能反映脑损伤的程度和机制。因此，将尿液蛋白质组学应用于极早产儿脑损伤的研究，有望为临床提供新的诊断工具和治疗策略。

本研究的样本来源于波兰克拉科夫的Jagiellonian University Medical College附属的新生儿重症监护室（NICU），研究对象为出生时孕周小于32周的极早产儿。研究团队在出生后第1天、第2天、第3天、第4天、第6天、第8天、第28天以及胎龄等效年龄（TEA）时分别采集尿液样本，共计8个时间点。为了确保研究的准确性，研究团队排除了患有先天性心脏病或肾脏异常、结构性脑异常以及临床怀疑存在代谢或遗传疾病的婴儿。所有样本均经过伦理委员会批准，并获得了家长的知情同意。通过磁共振成像（MRI）和Kidokoro评分系统评估脑损伤的严重程度，从而将婴儿分为无脑损伤组和中重度脑损伤组。研究团队通过SWATH-MS和生物信息学方法，分析了尿液蛋白的差异表达及其相关的生物学通路，以揭示极早产儿脑损伤的潜在机制。

研究结果显示，共有56种蛋白质在至少5个时间点上表现出显著的表达差异，表明这些蛋白质的表达模式在脑损伤婴儿和无脑损伤婴儿之间存在一致性。值得注意的是，一些与神经保护相关的蛋白，如神经元蛋白聚糖（NCAN）、聚集蛋白聚糖（ACAN）和短蛋白聚糖（BCAN），在中重度脑损伤婴儿的尿液中显著降低。这些蛋白是大脑细胞外基质（ECM）的重要组成部分，参与多种神经发育过程，如神经元粘附、轴突生长以及成年神经系统分化和成熟。它们还与维持大脑功能密切相关，尤其是在形成神经网络和调节神经活动方面发挥关键作用。因此，它们的表达减少可能反映了大脑损伤对这些保护性机制的干扰。

另一方面，脂肪酸结合蛋白（FABPs）在中重度脑损伤婴儿的尿液中表现出上升趋势，而在无脑损伤婴儿中则呈现下降趋势。FABPs是一类在脂质代谢、细胞信号传导和能量稳态中起重要作用的蛋白，其中FABP3、FABP5和FABP7主要在大脑中表达，而FABP1则主要在肝脏中表达。这一结果表明，FABPs的表达变化可能与脑损伤的病理过程有关，尤其是在炎症反应和细胞损伤方面。FABP1在一些研究中被发现与缺氧缺血性脑病（HIE）的严重程度相关，可能作为早期诊断的生物标志物。然而，FABP5在本研究中表现出与FABP7相似的表达模式，其减少可能意味着在中重度脑损伤婴儿中，身体试图通过抑制FABP5的表达来减轻脑损伤带来的负面影响。

研究团队还进行了功能富集分析，以进一步探讨这些蛋白变化背后的生物学意义。结果显示，多个与脑损伤相关的通路被显著激活，包括过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）信号通路、细胞外基质降解、IL-18信号通路、止血以及补体和凝血级联反应。这些通路的变化可能反映了脑损伤后机体的应激反应和炎症过程。例如，PPAR信号通路在婴儿观察期间表现出逐渐下降的趋势，而细胞外基质降解和补体级联反应则呈现增强趋势，这可能与大脑组织的破坏和修复机制有关。此外，一些与神经保护相关的蛋白，如热休克蛋白B1（HSPB1）和瘦素（ADIPOQ），在尿液中表现出下调趋势，而HSPB1和ADIPOQ在动物模型中被发现能够减轻脑损伤并改善神经功能，这提示它们的表达减少可能与脑损伤的恶化有关。

研究团队还发现了一些有趣的蛋白变化模式。例如，碳酐酶1（CA1）在中重度脑损伤婴儿的尿液中表现出波动性变化，其浓度在出生后的前4天显著升高，随后逐渐下降，但在第8天后再次上升。CA1是一种在红细胞中常见的酶，当红细胞破裂时会释放到血液中，并通过肾小球滤过进入尿液。因此，CA1的波动性变化可能反映了严重疾病状态下红细胞的破坏程度或输血治疗的影响。这一发现为理解脑损伤与血液系统之间的相互作用提供了新的线索。

在讨论部分，研究团队指出，尽管尿液蛋白质组学在揭示脑损伤机制方面具有潜力，但本研究仍存在一些局限性。例如，样本量较小，尤其是中重度脑损伤组仅有11名婴儿，这可能影响研究结果的统计效力和普遍适用性。此外，尿液样本的采集时间点在胎龄等效年龄（TEA）时受到限制，部分婴儿因早期出院或转院而未能完成全部时间点的样本采集。这可能影响对蛋白表达随时间变化的全面分析。另外，一些尿液蛋白的变化可能与肾脏功能异常有关，例如尿液中某些蛋白的升高可能反映肾脏损伤，而非单纯的脑损伤。尽管研究团队强调，没有观察到急性或慢性肾损伤的临床病例，但仍需警惕这种潜在的干扰因素。

研究团队还提到，尿液中的蛋白变化可能受到多种临床因素的影响，如机械通气时间的延长、静脉营养的持续时间以及输血治疗的使用。这些因素可能在尿液蛋白谱中产生额外的变异性，从而影响研究结果的解读。因此，未来的研究需要进一步验证这些蛋白的变化是否与脑损伤直接相关，而不仅仅是与其他临床因素相关。此外，研究团队建议通过血清蛋白质组学等其他方法对尿液蛋白的变化进行交叉验证，以提高研究结果的可靠性。

本研究的结论表明，极早产儿在中重度脑损伤的情况下，尿液中与神经保护相关的蛋白如NCAN、ACAN、BCAN以及CDH8、HSPB1和ADIPOQ的表达显著下降，而与脑损伤相关的FABPs则呈现上升趋势。这些蛋白的表达变化可能反映了大脑发育过程中的异常以及炎症反应的增强。研究团队认为，尿液蛋白质组学可以作为一种非侵入性的工具，用于早期识别极早产儿脑损伤的潜在生物标志物，并揭示其背后的病理生理机制。然而，这些发现仍需在更大规模的临床研究中进行验证，以确保其临床适用性和推广价值。

从临床角度来看，本研究的结果为极早产儿脑损伤的早期诊断和干预提供了新的思路。通过分析尿液中的蛋白变化，医生可以更早地识别出可能面临脑损伤风险的婴儿，并采取相应的预防措施。此外，这些蛋白的变化可能为开发新的治疗策略提供依据，例如针对某些特定蛋白的药物干预，以减轻脑损伤的影响。研究团队还提到，进一步的实验研究，如体外实验或动物模型实验，将有助于更深入地理解这些蛋白的功能及其在脑损伤中的作用机制。

总的来说，本研究利用尿液蛋白质组学技术，揭示了极早产儿脑损伤与尿液蛋白表达之间的复杂关系。研究结果不仅有助于理解脑损伤的分子机制，还为临床提供了一种新的非侵入性诊断方法。尽管研究存在一定的局限性，但其发现为未来的研究方向提供了重要的参考。随着蛋白质组学技术的不断发展，尿液作为研究样本的优势将进一步凸显，有望成为新生儿神经系统疾病研究的重要工具。