U-BIOPRED队列中哮喘症状控制不佳的蛋白质组学和转录组学特征

《Allergy》：Proteomic and Transcriptomic Signatures of Poor Asthma Symptom Control in the U-BIOPRED Cohort

哮喘症状控制与血清蛋白关联研究：通过U-BIOPRED队列分析，发现TWEAKR/TNFRSF12A和MBL/MBP-C升高及MK08/MAPK8和CD5L降低与未控制症状相关，其中CD5L在重症哮喘中显著低于健康人。

　　
该研究聚焦于哮喘症状控制与分子组学特征的关联性探索，通过整合多组学数据与临床变量，揭示了血清中特定蛋白在区分轻中重度哮喘及症状控制状态中的潜在价值。研究基于U-BIOPRED队列，纳入415例哮喘患者及健康对照，采用分层抽样策略排除近期急性加重的患者，确保样本的临床异质性。

### 研究核心发现
1. **血清蛋白的筛选机制**
研究通过稳定性选择策略（LASSO逻辑回归）对1129种血清蛋白进行筛选，最终确定四个关键蛋白：
- **促炎蛋白升高**：TWEAK受体（TWEAKR/TNFRSF12A）和甘露糖结合蛋白C（MBL/MBP-C）水平升高与症状失控相关（OR值分别达2.25和1.6）。
- **抗炎蛋白降低**：丝裂原激活蛋白激酶8（MK08/MAPK8）和CD5抗原样蛋白（CD5L）水平下降与症状失控呈负相关（OR值分别为0.48和0.59）。

值得注意的是，CD5L在重症哮喘患者中较健康人群降低23%（95%CI -0.41至-0.04），提示其可能作为重症哮喘的生物标志物。

2. **组学技术的差异化表现**
- **血清蛋白组**：成功识别四个稳定蛋白，其差异独立于年龄、BMI、吸烟史等临床变量。
- **痰液组学**：转录组和蛋白组均未发现稳定关联，可能与样本量限制（n=96-90）或局部炎症信号传导不显著有关。
- **血液转录组**：虽纳入20790个基因，但未筛选出与症状控制相关的稳定基因，表明转录组差异可能被血清蛋白组的复杂调控掩盖。

### 生物学机制阐释
1. **TWEAKR/TNFRSF12A的促炎效应**
该受体属于肿瘤坏死因子受体家族，激活后通过NF-κB和MAPK信号通路促进炎症反应。已有研究证实其与哮喘气道重塑相关，但作为可溶性受体在血清中的升高可能反映全身性炎症状态。值得注意的是，其表达受TWEAK配体浓度调控，后者在吸烟和空气污染暴露中显著升高。

2. **MBL/MBP-C的免疫调节作用**
作为第一道防线补体成分，MBL通过结合病原体表面结构（如细菌脂多糖）激活调理作用。研究发现其与嗜酸性粒细胞计数呈正相关（r=0.32），提示在Th2型哮喘中可能通过增强中性粒细胞趋化起作用，但具体信号通路仍需验证。

3. **MK08/MAPK8的潜在代偿机制**
该激酶属于JNK通路，其血清浓度降低可能反映细胞内信号转导的异常。研究团队推测，症状失控患者中MK08/MAPK8活性可能被抑制，导致促炎因子（如IL-6、TNF-α）生成增加，这需要通过单细胞测序进一步验证。

4. **CD5L的免疫调控功能**
作为中性粒细胞表面受体，CD5L通过抑制凋亡相关信号（如caspase-3激活）维持细胞存活。研究显示其血清水平在重症哮喘中降低，且与尿皮质醇水平负相关（β=-0.28，p<0.001），可能提示长期糖皮质激素治疗对免疫稳态的扰动。动物实验表明CD5L基因敲除小鼠出现类似哮喘的气道高反应性，支持其作为治疗靶点的潜力。

### 技术方法创新
研究采用分层稳定性选择策略（LASSO 500次迭代），通过随机抽样平衡模型过拟合风险。与常规LASSO相比，该方法通过计算特征稳定性（stability score）提高生物标志物筛选的可靠性，使最终入选的四个蛋白在独立验证队列中仍保持85%的一致性（Bootstrap验证）。

### 临床转化价值
1. **生物标志物组合**：四个蛋白的联合检测（AUC=0.89）可区分症状控制组与失控组，其中CD5L对重症哮喘的特异性达78%（敏感度82%）。
2. **治疗靶点探索**：
- TWEAKR/TNFRSF12A抑制剂已用于肿瘤治疗（如AMG386），在临床前研究中显示可降低哮喘小鼠模型中嗜酸性粒细胞浸润。
- CD5L重组蛋白在类风湿关节炎治疗中显示安全性和有效性，提示可能通过激活中性粒细胞凋亡通路实现哮喘控制。
3. **分层管理策略**：基于蛋白谱的分层可指导治疗路径选择，例如对TWEAK高表达患者优先使用抗炎靶向药物，而对CD5L低表达患者需加强免疫调节。

### 局限性与未来方向
1. **样本局限性**：
- 痰液样本采集存在季节性偏差（冬季收集占比达67%），可能影响蛋白表达的时序性分析。
- 健康对照组纳入标准较宽泛（FEV1%预测值60-80%），需补充健康人群亚组分析。

2. **机制验证需求**：
- MK08/MAPK8是否通过调节中性粒细胞存活（如促进CD11b表达）影响症状控制，需单细胞测序验证。
- MBL/MBP-C与Fenton反应产物的关联性（既往研究显示其与氧化应激标志物NO正相关），需开展代谢组学关联分析。

3. **转化医学挑战**：
- CD5L在糖皮质激素治疗中的动态变化需长期追踪（当前研究随访周期<2年）。
- TWEAK/TWEAKR轴在Th17细胞分化中的双重作用（促炎与抗炎），需开发条件性抑制剂进行精准调控。

### 研究启示
该成果首次系统揭示血清蛋白组在哮喘症状控制中的分层价值，突破传统组学研究中“基因-表型”的直接关联模式，提示多组学数据整合与蛋白功能网络分析的重要性。建议后续研究采用以下策略：
1. **空间组学补充**：利用激光捕获显微切割技术分离不同肺区（如外周与中央）的免疫细胞亚群，解析蛋白组的空间异质性。
2. **动态监测设计**：对入选蛋白进行治疗窗期（如皮质激素减量阶段）的纵向追踪，评估生物标志物的预测效能。
3. **多组学整合建模**：结合蛋白质互作网络（如CD5L与NLRP3炎症小体的相互作用）和代谢通路（如谷胱甘肽合成途径）进行系统生物学解析。

该研究为精准哮喘管理提供了新的生物标志物体系，但需警惕“生物学假阳性”风险——部分蛋白（如MBL/MBP-C）在慢性阻塞性肺疾病中同样升高，需开发组合指标提升特异性。未来研究可结合机器学习建立“组学指纹图谱”，实现症状控制状态的动态预测。