致命性创伤性脑损伤后血清与脑脊液中Sirtuin 1和Sirtuin 3水平评估及其法医学意义

《International Journal of Legal Medicine》：Evaluation of Sirtuin 1 (SIRT1) and Sirtuin 3 (SIRT3) in serum and cerebrospinal fluid following fatal traumatic brain injury

本研究针对创伤性脑损伤（TBI）法医诊断中生物标志物不足的问题，研究人员通过检测死后血清和脑脊液（CSF）中Sirtuin 1（SIRT1）和Sirtuin 3（SIRT3）的浓度变化，发现TBI组SIRT1在血清和CSF中均显著升高，SIRT3在血清中显著升高。该研究首次揭示sirtuins在致命性TBI后的表达变化，为法医学中脑损伤鉴定提供了新型分子证据。

　　

当一个人遭遇严重的头部外伤并导致死亡时，法医和神经病理学家在尸检过程中需要尽可能准确地判断死亡原因和脑损伤的程度。然而，在某些情况下，仅凭肉眼观察可能难以明确损伤的细节。创伤性脑损伤（Traumatic Brain Injury, TBI）是一个复杂的病理过程，涉及神经元、星形胶质细胞和轴索的损伤。尽管现代医学在TBI的临床诊断方面取得了一些进展，例如使用血液或脑脊液（Cerebrospinal Fluid, CSF）中的一些蛋白质作为生物标志物（如GFAP、NSE等），但在法医尸检的场景下，尤其是在死后一段时间，寻找稳定、特异的新型生物标志物仍然是一个迫切的需求。

近年来，科学家们将目光投向了一类名为Sirtuin的蛋白质家族。Sirtuin是一组高度保守、依赖烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（Nicotinamide Adenine Dinucleotide, NAD⁺）的去乙酰化酶。其中，Sirtuin 1（SIRT1）和Sirtuin 3（SIRT3）尤为引人注目。它们在细胞内扮演着“能量传感器”和“守护者”的角色，参与调控线粒体能量代谢、细胞衰老、基因组稳定性、炎症反应甚至癌症发生等多种重要过程。在大脑中，SIRT1广泛存在于前额叶皮层、基底节、海马、黑质等多个区域，主要位于细胞核内，也存在于细胞质中，它能帮助神经细胞抵抗代谢压力。SIRT3则主要定位于线粒体，在皮质神经元中表达较高，同样具有神经保护作用。在TBI发生后，血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）的破坏会导致脑内的蛋白质释放到外周循环中。那么，SIRT1和SIRT3是否也会在TBI后释放到血清和CSF中？它们的浓度变化能否作为判断TBI是否存在及其严重程度的辅助指标？这些问题在法医学和神经病理学领域尚未有明确答案。

为了回答这些问题，由波兰什切青省立医院神经外科和华沙医科大学法医研究所的Lukasz A. Poniatowski、Agnieszka Siwińska、Magdalena Kwiatkowska和Mieszko Olczak组成的研究团队，在《International Journal of Legal Medicine》上发表了一项原创性研究。他们进行了一项基于人群的尸检调查，比较了因致命性TBI死亡个体和因心源性或呼吸性猝死（作为对照）个体死后血清和CSF中SIRT1和SIRT3的浓度水平。

研究人员为开展此项研究，主要应用了以下关键技术方法：研究纳入了40例尸检病例（TBI组和对照组各20例），所有病例均经过严格筛选，排除了可能影响sirtuin水平的神经系统疾病、全身性疾病及特定药物服用史。尸体在死亡后约24小时内进行解剖，采集股静脉血和枕下穿刺的CSF样本，经离心处理后保存于-80°C。样本中SIRT1和SIRT3的浓度使用商业化的人源ELISA（酶联免疫吸附测定）试剂盒进行检测，所有样本均进行复孔检测，数据采用非参数曼-惠特尼U检验进行统计分析。

浓度 of SIRT1 in biofluids

研究结果显示，与对照组相比，TBI组死者CSF中的SIRT1浓度（6.03 ± 1.55 pg/ml）显著高于对照组（0.18 ± 0.06 pg/ml），统计学差异显著（p=0.0032）。同样，TBI组血清中的SIRT1浓度（6.45 ± 2.36 pg/ml）也显著高于对照组（0.50 ± 0.11 pg/ml），p=0.0008。这表明，在致命性TBI后的急性期，SIRT1在中央（CSF）和外周（血清）生物体液中的水平均明显升高。

浓度 of SIRT3 in biofluids

对于SIRT3，其在CSF中的浓度在TBI组（2.78 ± 0.76 pg/ml）高于对照组（0.14 ± 0.06 pg/ml），但这一差异未达到统计学显著性（p=0.1176）。然而，在血清中，TBI组的SIRT3浓度（111.80 ± 70.81 pg/ml）则极显著地高于对照组（0.74 ± 0.28 pg/ml），p=0.008。这说明SIRT3在TBI后的反应模式与SIRT1有所不同，其血清水平的升高更为显著，而CSF中的变化相对不明显。

在讨论部分，作者指出这是首次在致命性TBI后的尸检生物体液中报道SIRT1和SIRT3的变化。SIRT1在CSF和血清中的同步升高，提示其可能源于受损的脑组织，并通过受损的血脑屏障或glymphatic pathway进入外周循环，反映了中枢神经系统和外周系统对TBI的应激反应。SIRT3的血清浓度显著升高而CSF浓度变化不显著，可能与其主要定位于线粒体有关。TBI引起的全身性氧化应激和线粒体功能障碍可能导致外周组织（如肌肉、血管内皮）释放SIRT3，而CSF中的浓度可能受限于其颅内积累速度或不同的动力学特性。因此，血清SIRT3或许更能反映TBI后的系统性氧化应激状态，而非直接的CNS损伤。作者也讨论了研究的局限性，例如样本量相对较小，死后间隔（Post-Mortem Interval, PMI）对蛋白质稳定性的潜在影响，以及sirtuins在死后环境下的动力学数据尚不完善。此外，虽然病例选择排除了明显的多发伤，但头颈部软组织损伤也可能贡献了部分血清SIRT3。

综上所述，这项研究得出结论：在致命性TBI后的尸检样本中，血清和CSF中的SIRT1浓度均显著升高，血清中的SIRT3浓度也显著升高。这些发现支持了SIRT1和SIRT3参与TBI急性期病理生理过程的假说。尽管将其直接应用于法医实践仍需更多验证，但这项研究为SIRT1和SIRT3作为潜在的辅助性生物标志物用于法医学和神经病理学中TBI的诊断和损伤程度评估提供了初步的、有价值的基础数据。未来需要更大样本的研究来验证这些发现，并深入探讨sirtuins在TBI后的动态变化规律及其与临床结局的关联，这将有助于推动其在神经保护策略和预后判断中的应用。