基于脑脊液蛋白质组学的多发性硬化症疾病生物学演变规律研究

《Nature Communications》：Longitudinal proteomic profiling of cerebrospinal fluid in untreated multiple sclerosis defines evolving disease biology

本研究通过纵向蛋白质组学分析，揭示了未经治疗的多发性硬化症（MS）患者脑脊液（CSF）中3,714个蛋白质与疾病进展的关联。研究发现抗病毒免疫应答、上皮屏障破坏、基质细胞介导的组织重塑等关键生物学过程，并首次系统揭示了性别差异对疾病机制的影响。该研究为理解MS发病机制提供了全新框架，对开发靶向治疗具有重要意义。

　　

多发性硬化症（Multiple Sclerosis, MS）作为一种慢性中枢神经系统炎症性疾病，其疾病机制随着病程演变而日益复杂。尽管现有疾病修饰治疗（Disease-Modifying Therapies, DMTs）能有效抑制新病灶形成，但对残疾进展的抑制效果随患者年龄增长而显著减弱。这种治疗困境凸显了我们对MS自然史中生物学机制演变的理解不足。传统病理学研究虽能识别多种致病过程，但无法揭示这些机制如何随时间动态交互。脑脊液（Cerebrospinal Fluid, CSF）蛋白质组学技术为在体研究MS疾病生物学提供了独特窗口。

美国国立卫生研究院Bibiana Bielekova团队在《Nature Communications》发表的最新研究中，对438名受试者的1,040份CSF样本进行了4,789种蛋白质的纵向检测。通过扣除正常衰老和性别因素的影响，研究团队成功分离出与MS疾病进程特异性相关的分子特征，构建了迄今为止最全面的MS蛋白质组学图谱。

研究采用前瞻性队列设计，样本收集时间跨度达25.6年。主要技术方法包括：1）SomaScan高通量蛋白质组学平台检测4,789种CSF蛋白质；2）弹性网络（Elastic Net）机器学习模型预测对比增强病灶（Contrast-Enhancing Lesions, CELs）数量；3）单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据重新分析验证蛋白质细胞来源；4）Ingenuity Pathway Analysis（IPA）通路富集分析；5）倾向评分匹配（Propensity Score Matching）区分不同残疾模式的生物学特征。研究队列包含394名MS患者（涵盖所有亚型）和44名健康对照，大多数CSF样本在未治疗阶段采集。

研究结果

MS与健康对照的蛋白质组学差异提示颅内抗病毒免疫激活

研究发现1,668种蛋白质水平在MS患者与健康对照间存在显著差异。浆母细胞/浆细胞（Plasmablasts/Plasma Cells, PB/PC）特异性蛋白质增加90%，单核细胞和巨噬细胞蛋白质分别增加56%和52%，而少突胶质细胞蛋白质减少73%。通路分析显示I型、II型和III型干扰素通路全面激活，病毒传感器分子（MAVS、PARP9、DOCK8）上调，提示MS患者颅内存在持续的抗病毒免疫应答，可能与爱泼斯坦-巴尔病毒（Epstein-Barr Virus, EBV）感染相关。

对比增强病灶形成与血脑屏障损伤及性别差异密切相关

在258个与CEL数量显著相关的蛋白质中，37%呈正相关。男性患者显示更多与B细胞、T细胞和髓系细胞激活相关的蛋白质上调，而女性患者则表现为SPP1（骨桥蛋白）和CSF1R等髓系标记物的增加。研究还发现，男性患者的病灶往往伴随更严重的轴索损伤，与白细胞外渗和细胞外基质（Extracellular Matrix, ECM）降解过程增强相关。

白质损伤累积与神经突触丢失相关

818个蛋白质与T2病灶负荷（T2 Lesion Load, T2LL）相关，其中少突胶质细胞、兴奋性神经元（Excitatory Neurons）和星形胶质细胞来源的蛋白质普遍下调。特别值得注意的是，与GABA能突触相关的抑制性神经元（Inhibitory Neurons）蛋白质减少与抑郁表型和体重指数（Body Mass Index, BMI）相关，提示了肥胖、抑郁与MS之间的潜在生物学联系。

认知残疾发展与基质细胞反应密切相关

脑损伤（Brain Damage, BD）综合指标与819个蛋白质相关，其中30%与T2LL共享。与病灶相关过程不同，认知残疾的积累与成纤维细胞蛋白质增加显著相关（p=0.000579）。基质细胞（包括血管内皮细胞、淋巴管内皮细胞和成纤维细胞）通过形成三级淋巴滤泡（Tertiary Lymphoid Follicles, TLFs）和介导组织重塑，在残疾进展中发挥关键作用。

残疾进展的预测和反映生物标志物

纵向分析发现，基线时反映颅内炎症和免疫-基质细胞相互作用的生物标志物可预测未来残疾进展速度。快速进展者显示6种蛋白质和10条通路显著上调，其中77%存在性别偏倚，男性患者普遍显示更强的致病性激活。年度生物标志物变化分析进一步确认，纤维化过程与快速进展正相关，而促进髓鞘再生的视黄酸受体（Retinoic Acid Receptor, RAR）和法尼醇X受体/视黄醇X受体（Farnesoid X Receptor/Retinoid X Receptor, FXR/RXR）通路则显示保护作用。

讨论与意义

本研究通过大规模CSF蛋白质组学分析，首次系统描绘了MS自然史中的分子演变轨迹。主要发现包括：1）抗病毒免疫应答贯穿MS全程，提示EBV可能不仅参与疾病发生，也推动疾病进展；2）性别因素显著调节致病和修复过程，男性表现为更强的炎症反应和组织损伤，女性则激活神经发育程序可能促进修复；3）中枢神经系统基质细胞在疾病演变中发挥核心作用，其从早期病灶形成中的保护性反应向晚期纤维化转变，可能是残疾进展的关键机制。

研究建立的蛋白质组学资源为未来机制研究和新药开发提供了宝贵平台。尽管缺乏外部验证队列和主要关注自然史而非治疗效应是本研究的主要局限，但其对理解MS生物学机制的贡献仍具有重要意义。这些发现不仅深化了我们对MS发病机制的理解，也为开发针对不同疾病阶段和性别特异性的治疗策略提供了新方向。