血浆外泌体蛋白质组学揭示青少年特发性脊柱侧凸患者椎旁肌凹侧CILP-1上调的分子机制

本研究通过血浆外泌体蛋白质组学(LC-MS/MS)技术，首次揭示青少年特发性脊柱侧凸(AIS)患者椎旁肌凹侧软骨中间层蛋白-1(CILP-1)异常上调现象，证实TGF-β1/Smad3通路通过磷酸化作用调控CILP-1表达，为AIS的早期诊断和靶向治疗提供新靶点。

　　

研究背景

青少年特发性脊柱侧凸(AIS)是一种病因未明的三维脊柱畸形，全球发病率达2-3%。尽管临床诊断主要依赖X线和Adam试验，但其发病机制仍存在"排除性诊断"的困境。既往研究提出神经生理缺陷、生物力学异常等多种假说，但椎旁肌在AIS中的分子变化长期被忽视。尤其值得注意的是，AIS患者椎旁肌常呈现凹侧肌肉萎缩、脂肪浸润等不对称病理改变，这些现象是否参与脊柱畸形的发生发展尚不明确。

研究设计与方法

中国人民解放军总医院第四医学中心联合第一医学中心的研究团队，采用多组学整合分析策略：

1. 队列设计：纳入21例女性AIS患者（分保守治疗组11例、手术组10例）和20例健康对照，通过TiO₂微球法分离血浆外泌体
2. 蛋白质组学：采用DIA（数据非依赖采集）模式的LC-MS/MS技术分析2437种蛋白质
3. 影像学分析：测量椎旁肌HU值（Hounsfield单位）评估肌肉密度
4. 分子机制：通过免疫印迹/WB和C2C12细胞模型验证TGF-β1/Smad3-CILP-1调控轴

研究结果

血浆外泌体蛋白质组特征

通过TEM（透射电镜）和NTA（纳米颗粒追踪分析）确认外泌体纯度（直径约100nm）后，LC-MS/MS鉴定出319个差异蛋白（65上调/254下调）。GO分析显示这些蛋白显著富集于细胞外基质(ECM)受体相互作用和补体激活通路。机器学习筛选出25个特征蛋白，其中心肌α肌动蛋白(ACTC)和CILP-1的AUC（曲线下面积）分别达1.0和0.85。

椎旁肌影像与病理改变

CT测量显示凹侧多裂肌(MF)的HU值显著低于凸侧（29±14.9 vs 49.2±7.2，p<0.001）。HE染色证实凹侧存在更严重的肌纤维排列紊乱、脂肪浸润和纤维化。免疫印迹显示凹侧CILP-1蛋白表达量是凸侧的3.8倍（p<0.001），同时TGF-β1、p-Smad2/3及下游纤维化标志物（胶原1A1、α-SMA等）均显著上调。

TGF-β1/Smad3-CILP-1调控机制

C2C12细胞实验表明，TGF-β1刺激可使CILP-1表达增加4.2倍，而Smad3磷酸化抑制剂SIS3可部分逆转此效应（抑制率约60%）。同时，TGF-β1诱导的ECM蛋白（波形蛋白、纤连蛋白等）上调也被SIS3显著抑制。

结论与意义

该研究首次建立血浆外泌体蛋白质组与AIS椎旁肌病变的分子关联，揭示CILP-1通过TGF-β1/Smad3通路参与凹侧肌肉纤维化的新机制。其重要意义在于：

1. 诊断价值：ACTC和CILP-1构成高精度诊断组合（AUC>0.85）
2. 治疗靶点：Smad3抑制剂可能缓解椎旁肌纤维化进程
3. 病理模型：提出"肌肉-骨骼对话"假说解释AIS进展
4. 方法学创新：开发TiO₂微球法实现低丰度外泌体蛋白高效捕获

该成果发表于《Clinical Proteomics》，为理解AIS的异质性病理机制提供了全新视角，未来需在更大队列中验证CILP-1的临床转化价值。