Lesch-Nyhan病患者血浆蛋白质组学与生化改变的系统性解析：揭示神经行为异常的新机制

《Cellular and Molecular Neurobiology》：Uncovering Proteomic and Biochemical Alterations in Plasma from Lesch–Nyhan Disease Patients

本研究针对Lesch-Nyhan病（LND）神经行为异常机制不明的难题，首次对29例HPRT缺陷患者（21例经典LND，8例LNV）血浆开展蛋白质组学联合临床生化和炎症因子分析。研究发现LND患者存在显著的系统性炎症状态（IL-1β、IL-6、TNF-α、IL-18升高）和急性期反应蛋白紊乱，并鉴定出57个差异表达蛋白，提示补体激活、脂质转运和凝血通路异常可能参与LND发病。该研究为理解LND超越嘌呤代谢的分子机制提供了新视角，为开发靶向治疗策略奠定了基础。

　　

在罕见病研究领域，Lesch-Nyhan病（LND）始终是一个令人困惑的谜题。这种X连锁隐性遗传病由次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HPRT）基因突变引起，导致嘌呤补救途径（purine salvage pathway）完全或部分缺陷。患者不仅出现高尿酸血症、肾结石等代谢问题，更令人揪心的是其复杂的神经行为表现：肌张力障碍、舞蹈样动作、认知障碍，以及特征性的自伤行为（SIB）。尽管已知HPRT缺陷会导致多巴胺能神经元功能异常，但单纯的嘌呤代谢紊乱无法完全解释这些严重的神经系统症状。

目前LND的诊断主要依赖尿酸水平检测和HPRT酶活性测定，治疗手段仅限于别嘌呤醇等降尿酸药物，对神经症状却束手无策。更深入的问题是，HPRT缺陷如何引发广泛的细胞功能障碍？为什么嘌呤代谢异常会选择性影响脑内多巴胺系统？这些机制不明严重阻碍了有效治疗策略的开发。正是在这一背景下，意大利锡耶纳大学的研究团队在《Cellular and Molecular Neurobiology》上发表了这项开创性研究，首次对LND患者血浆进行全面的蛋白质组学分析，试图揭开这一罕见病背后的系统性分子改变。

研究人员采用多组学整合策略，对29例HPRT缺陷个体（包括21例经典LND和8例Lesch-Nyhan变异型LNV）的血浆样本进行分析。关键技术方法包括：基于高效液相色谱（HPLC-UV）的嘌呤代谢物（尿酸UA、次黄嘌呤HYP、黄嘌呤XAN）定量分析；多重微球免疫法检测白细胞介素（IL-1β、IL-6、IL-18、IL-33）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等炎症因子；非标记定量蛋白质组学采用二维凝胶电泳（2D-PAGE）结合质谱鉴定，无需高丰度蛋白去除以保留天然蛋白质组构成；生物信息学分析通过STRING数据库进行基因本体（GO）和KEGG/REACTOME通路富集分析。

临床生化特征

通过比较LND、LNV和健康对照组的血浆代谢物水平，研究发现LND和LNV患者均表现出显著的次黄嘌呤（HYP）和黄嘌呤（XAN）积累（p<0.0001），证实嘌呤代谢紊乱是HPRT缺陷的核心特征。尽管71%的LND和38%的LNV患者接受别嘌呤醇治疗，其尿酸水平仍高于对照组，提示现有治疗未能完全纠正代谢异常。

炎症标志物

研究发现LND和LNV患者血浆中促炎细胞因子IL-1β、IL-6、TNF-α和IL-18水平显著升高（p<0.01），而IL-33无统计学差异。值得注意的是，经典LND（伴严重神经症状和SIB）与较轻表型LNV之间的炎症标志物无显著差异，提示当前临床分类可能不足以捕捉生物学异质性。相关性分析显示，患者年龄与IL-18（ρ=-0.700，p<0.0001）和TNF-α（ρ=-0.560，p=0.002）呈负相关，其中IL-18的年龄相关下降可能反映生理趋势，而TNF-α的降低可能暗示LND特有的炎症调节进行性改变。

比较蛋白质组学

对8例典型LND患者的深入蛋白质组分析鉴定出57种血浆蛋白，其中多个蛋白表达显著改变。基因本体富集分析显示，"补体成分C1q复合物结合"和"急性期反应"是最显著的分子功能和生物学过程术语。急性期反应蛋白中，α₂-巨球蛋白（A2MG）、C反应蛋白（CRP）、α₂-抗纤溶酶（A2AP）和补体C1s亚组分（C1S）表达上调，而负急性期蛋白如α₂-HS-糖蛋白（FETUA）、载脂蛋白A-IV（APA4）和簇连蛋白（CLUS）表达下调。特别是结合珠蛋白（HPT）在LND血浆中显著降低，该蛋白在维持多巴胺系统完整性中起保护作用，其缺乏可能与LND的神经退行性过程相关。

补体系统成分（C1s、C-FAB、补体C4-A）的激活进一步支持炎症反应参与LND病理过程。有趣的是，LND中改变的多种急性期蛋白（如α₂-巨球蛋白、载脂蛋白A-IV、簇连蛋白等）在帕金森病（PD）、精神分裂症（SZ）和自闭症谱系障碍（ASD）等多巴胺相关疾病中也有类似改变，提示这些疾病可能共享部分分子机制。

研究结论指出，HPRT缺陷不仅导致嘌呤代谢紊乱，还引发系统性炎症反应和蛋白质组改变。高尿酸水平可能通过激活NLRP3炎症小体（类似痛风性关节炎机制）和黄嘌呤氧化酶（XO）介导的氧化应激促进炎症信号传导。次黄嘌呤（HYP）的直接神经毒性作用在动物模型中得到证实，其可激活NF-κB通路、升高细胞因子水平并扰乱抗氧化防御系统。

这项研究的重大意义在于首次系统描绘了LND的血浆蛋白质组图谱，将研究视角从单纯的嘌呤代谢扩展至系统性炎症和蛋白质稳态失调。虽然样本量有限（反映LND的超罕见性）和方法学限制（2D-PAGE而非LC-MS/MS）要求谨慎解读结果，但研究提出的炎症机制为理解LND神经行为表型提供了新框架。未来需要更大规模、纵向研究结合详细神经学评估，以确定这些分子改变与临床症状的因果关系，并为开发针对炎症通路的治疗策略奠定基础。