脑脊液蛋白质组学分析揭示了肌强直性营养不良1型的潜在生物标志物及异常通路

肌强直症1型（DM1）中枢神经系统的病理机制通过首次CSF蛋白组学分析研究，利用Olink平台检测11例DM1患者和5例健康对照的CSF样本，鉴定出CKAP4、SCARF1、NCAM1、CD59、PTH1R、CA4等6个显著差异蛋白，并借助LASSO回归筛选出15个具有分类潜力的蛋白，涉及神经元健康、神经炎症、认知障碍等通路。

　　
肌强直症1型（DM1）是一种以骨骼肌强直、进行性肌萎缩和多种系统受累为特征的遗传性疾病。近年来，随着组学技术的发展，研究者们尝试通过多组学整合分析揭示DM1的复杂病理机制。本研究聚焦于DM1中枢神经系统（CNS）病变的潜在生物标志物，首次利用 cerebrospinal fluid（CSF）蛋白质组学技术系统性探索了DM1患者与健康对照组的蛋白质表达差异，并深入解析了其背后的生物学意义。

### 1 研究背景与意义
DM1由DMPK基因第3外显子的CTG三核苷酸重复扩增引起，该突变导致有毒RNA的积累，进而干扰RNA剪接调控蛋白（如MBNL1）的功能，引发广泛的蛋白质翻译后修饰异常。尽管基础研究已阐明部分分子机制，但CNS病变的早期诊断和动态监测仍存在重大挑战。当前临床评估主要依赖症状观察和电生理检测，但存在滞后性、主观性强等缺陷。蛋白质组学作为多维度生物标志物发现平台，能够捕捉复杂病理网络中的细微变化，为CNS病变提供新的研究视角。

### 2 研究方法与技术创新
研究团队采用Olink多组学平台对16例DM1患者和5例健康人的CSF样本进行全谱蛋白质检测，覆盖1,072个蛋白质靶点。方法学上具有三个创新点：首先，通过双阶段质量控制（内部对照SD<0.2和浓度偏差<0.3 NPX）确保数据可靠性；其次，结合差异表达分析（Benjamini-Hochberg校正）与LASSO回归筛选（阈值|β|>0.3），有效解决小样本数据中的过拟合问题；最后，采用Reactome数据库进行通路富集分析（p<0.05），建立蛋白质表达与信号通路的关联网络。

样本特征显示，DM1组平均年龄36.1岁，女性占比91%（10/11），CTG重复范围75-1000。对照组年龄跨度较大（30-62岁），但通过性别匹配和年龄标准化处理，有效控制了混杂因素的影响。CSF采集采用严格分层处理，前0.5ml弃去以减少血液污染，后续样本经高速离心（1000rpm/15min）分离细胞成分，确保检测的是纯体液蛋白谱。

### 3 关键研究发现
#### 3.1 差异表达蛋白的筛选
通过双尾t检验（α=0.05）筛选出6个显著下调蛋白：CKAP4（微管相关蛋白）、SCARF1（神经炎症调控因子）、NCAM1（神经粘附分子）、CD59（补体调节蛋白）、PTH1R（降钙素受体）和CA4（碳酸酐酶）。其中NCAM1在血浆中已被证实与神经发育障碍相关（Yang et al., 2019），而CD59的降低提示补体系统激活，与神经炎症形成恶性循环。

LASSO回归模型进一步筛选出15个关键蛋白（图5），形成两批重叠候选物：6个统计学显著蛋白中有4个（CKAP4、CD59、PTH1R、CA4）同时满足预测价值（|β|>0.3）和显著性标准。值得注意的是，这些蛋白在既往研究中的功能具有高度一致性：CKAP4与微管稳定性相关（Zhang et al., 2015），SCARF1参与清除凋亡细胞（Ramirez-Ortiz et al., 2013），而PTH1R的异常可能反映下丘脑-垂体-肾上腺轴的失调。

#### 3.2 通路富集分析
Reactome通路分析显示，DM1患者CNS中存在系统性信号通路的紊乱（图7）。其中MAPK通路（p=0.001）和IGF转运通路（p=0.003）的显著异常具有特殊意义。MAPK信号轴在神经元突触可塑性中起核心作用，其激活状态直接影响突触重塑和神经保护。IGF转运异常则可能通过激活PI3K/Akt通路影响葡萄糖摄取，这与DM1患者普遍存在的胰岛素抵抗和认知障碍高度相关。

#### 3.3 蛋白质网络的系统性解析
研究发现DM1的CNS病变存在多维度病理特征：① 神经炎症维度：IL-6和IL-1ra升高（与SMA共病机制相似，Nuzzo et al., 2023）；② 血管稳态异常：ANGPT1（血管内皮生长因子）下调，提示微血管屏障受损；③ 神经可塑性障碍：NCAM1、CKAP4等微管相关蛋白和神经粘附分子显著降低；④ 免疫调节失衡：CD59（补体调控蛋白）减少，可能加剧神经退行性病变中的炎症反应。这些发现与既往在肌肉组织（如periostin与心脏病变关联，Nguyen et al., 2023）和血清学（OPTIMISTIC队列161种蛋白标志物，Van As et al., 2025）的研究形成互补。

### 4 理论突破与临床转化
#### 4.1 神经微环境影响发现
SCARF1的显著降低（p=0.002）提示星形胶质细胞功能异常。SCARF1作为神经炎症清除受体，其表达下降可能导致促炎小胶质细胞浸润（Ramirez-Ortiz et al., 2013）。这与Hernández-Hernández等（2013）在小鼠模型中发现的RAB3A和突触蛋白磷酸化异常形成呼应，共同指向DM1特有的神经炎症微环境。

#### 4.2 蛋白质-代谢轴的重新认识
通过比较既往研究（Bassez et al., 2018；Kouki et al., 2005），发现DM1患者CSF中胰岛素样生长因子（IGF）转运蛋白的异常表达（THBS4上调2.1倍，p=0.003）可能通过激活PI3K/Akt通路影响神经元存活。这为临床应用胰岛素增敏剂（如二甲双胍）改善认知功能提供了新的理论依据——不仅作用于外周代谢，还可能通过调控CNS内的IGF信号网络发挥作用。

#### 4.3 补体-炎症-神经退行性病变的级联效应
CD59（补体调控蛋白）的显著降低（p=0.004）提示补体系统过度激活。已有研究证实补体异常在神经退行性疾病中的普遍性（Dalakas et al., 2020），本研究发现CD59与NCAM1存在负相关调节（r=-0.38，p=0.02），可能形成"补体过度激活→血脑屏障破坏→神经炎症加重"的恶性循环。这一机制与肌肉病变中发现的 periostin 上调（Nguyen et al., 2023）形成跨系统关联，提示DM1可能存在全身性炎症信号网络的失调。

### 5 方法学贡献与局限
#### 5.1 小样本研究的创新处理
面对样本量限制（n=16），研究团队采用多重验证策略：① 通过LASSO回归筛选出15个预测价值最高的蛋白（R2=0.82）；② 对比传统差异表达分析（6个蛋白）与机器学习筛选（15个蛋白）的预测效能（AUC=0.78 vs 0.85）；③ 引入功率分析（Cohen's d=1.0时达82%效力），明确当前数据对中等效应量的覆盖范围。这些方法学创新为小样本神经退行性疾病研究提供了新范式。

#### 5.2 技术局限性
① 采样时间窗限制：未明确区分急性期与慢性期样本；② 性别偏差：DM1组女性占比91%，可能影响通路分析结果；③ 蛋白质检测盲区：Olink平台未覆盖磷酸化修饰（占神经疾病标志物30%以上，Del Rey et al., 2018），可能遗漏关键信号节点；④ 缺乏纵向数据：未跟踪蛋白质表达随疾病进展的变化。

### 6 未来研究方向
#### 6.1 多组学整合验证
建议在后续研究中加入转录组（RNA-seq）和代谢组（代谢流分析）数据，构建"基因组-转录组-蛋白质-代谢"四维调控网络。特别是关注MBNL1相关RNA剪接事件的翻译后调控（如磷酸化修饰），这可能是当前研究未覆盖的关键领域。

#### 6.2 跨物种模型构建
已证实DMSXL小鼠模型在神经炎症（IL-6升高）和肌肉病变（periostin上调）方面与人类DM1高度相似（Sicot et al., 2017）。建议建立CSF蛋白质谱数据库，将小鼠模型（n=50）与人类队列（n≥50）的蛋白质变化进行匹配分析，特别关注NCAM1、CD59等蛋白的时空表达模式。

#### 6.3 动态监测体系开发
基于本研究的发现，可设计"基线+治疗中+随访"三阶段检测方案：① 基线阶段：检测CKAP4/CD59比值（正常值范围1.2-1.8）；② 治疗中：监控THBS4（目标下降20%）和IL-6（目标下降35%）；③ 随访期：通过NCAM1动态变化评估神经可塑性恢复。此方案已在脊髓性肌萎缩症（SMA）治疗监测中取得成功（Dobelmann et al., 2024）。

### 7 研究启示
本研究首次证实DM1存在CNS特异性蛋白质谱改变，为开发神经保护性疗法提供了新靶点。CKAP4和NCAM1的联合检测（AUC=0.91）可能优于单一标志物，与阿尔茨海默病tau蛋白与Aβ42联合诊断的原理相似（Gaetani et al., 2021）。此外，发现的MAPK通路异常与现有GSK3β抑制剂（如化合物AZD1208）的作用靶点高度重叠，提示联合靶向GSK3β-C.tp3通路可能同时改善肌肉和神经症状。

### 8 社会价值与转化前景
根据全球流行病学数据（1/2100），本研究的转化价值体现在三个方面：① 诊断效率提升：6个标志物检测（成本约$500/样本）可替代传统神经心理评估（平均耗时72小时）；② 治疗响应预测：IL-6/CD59比值（r=0.67，p=0.001）与二甲双胍疗效显著相关（Bassez et al., 2018）；③ 患者分层管理：基于蛋白质谱的亚型划分（如神经型/代谢型），可指导个性化治疗选择。

该研究通过严格的统计学控制和多维度验证，为DM1的精准医疗提供了重要的生物标志物体系。后续研究应着重解决样本异质性、检测标准化（如建立CSF蛋白质谱参考区间）和临床验证等问题，这需要跨学科合作（神经科+生物信息学+临床统计）和长期随访数据的积累。