脊髓损伤急性期代谢组学特征与损伤程度及节段的相关性研究

为解决脊髓损伤(SCI)后早期诊断和预后评估的难题，研究人员通过核磁共振(NMR)代谢组学技术，探究了不同节段(T2/T9)和严重程度(30/70 kdyne)的SCI对小鼠血液、脊髓和肝脏代谢谱的急性影响。研究发现外周代谢物(如乳酸、葡萄糖)与血脊髓屏障(BSCB)破坏和炎症反应显著相关，提出血浆代谢物可作为SCI严重程度和节段的生物标志物。该研究为SCI早期干预提供了新思路。

　　

脊髓损伤(SCI)是导致终身残疾的毁灭性神经系统疾病，其病理机制复杂且缺乏早期客观评估手段。传统诊断主要依赖临床症状和影像学检查，但难以精准反映损伤程度和节段差异。更棘手的是，SCI会引发全身性代谢紊乱，而损伤节段通过影响交感神经-肾上腺反射，可能导致不同外周代谢特征。这些"代谢指纹"是否蕴含损伤关键信息？如何利用外周生物标志物实现无创评估？这些问题成为SCI研究的重要突破口。

英国牛津大学(University of Oxford)药理学系Abi G. Yates领衔的研究团队在《Journal of Neuropathology & Experimental Neurology》发表创新成果。研究人员采用临床相关的脊髓挫伤小鼠模型，结合核磁共振(NMR)代谢组学和多元统计分析，首次系统揭示了损伤后6小时内代谢组学变化与SCI严重程度和节段的动态关联。

研究主要采用三种关键技术：1) Infinite Horizon Impactor精确控制损伤力度(30/70 kdyne)建立T2/T9节段SCI模型；2) 700-MHz Bruker AVII NMR谱仪采集血液、肝脏和脊髓样本的代谢谱；3) 正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)等算法解析代谢特征。实验组包含10-12只雌性C57BL/6小鼠，对照组为麻醉未手术动物。

脊髓中央代谢与炎症呈严重程度依赖性
通过免疫组化发现，严重损伤(70 kdyne)比轻度损伤(30 kdyne)导致更显著的血脊髓屏障(BSCB)破坏，表现为IgG外渗增加。微胶质细胞密度在严重损伤后降低，而中性粒细胞浸润与损伤程度正相关。核磁共振代谢组学显示，脊髓谷氨酸、柠檬酸和脂质共振在轻度损伤后降低，严重损伤后升高；而乳酸、苏氨酸和丙氨酸呈现相反趋势。这些变化主要受损伤严重程度驱动，节段影响较小。

外周代谢特征具有节段特异性
OPLS-DA分析显示，血浆代谢组可区分T2与T9节段损伤，准确率达86±6%。T2损伤后血浆乳酸变化最显著，而T9损伤以缬氨酸/脯氨酸共振为特征性指标。肝脏代谢同样呈现节段差异：T2严重损伤导致3-羟基丁酸和缬氨酸/脯氨酸显著升高，这种变化在T9损伤中不明显。

代谢-炎症网络互作机制
肝脏急性期反应基因表达分析发现，IL-1β在T2轻度损伤时表达最高，而CXCL10在严重损伤时上调。值得注意的是，CXCL1表达与肝脏乳酸水平正相关(r²=0.307)，SAA-2则与葡萄糖水平关联(r²=0.324)，揭示代谢重编程与炎症反应的复杂串扰。

血浆代谢物的诊断潜力
研究构建了基于代谢物的决策树模型：血浆不饱和脂质区分损伤节段准确率79%，乳酸鉴别T2损伤严重程度准确率92%，缬氨酸/脯氨酸共振对T9损伤分级准确率优异。特别重要的是，血浆乳酸水平与BSCB破坏程度高度负相关(r²=0.524)，证实外周代谢物可反映中枢病理变化。

这项研究开创性地证实，SCI后6小时内即可检测到具有节段和严重程度特异性的代谢特征。高节段(T2)损伤引发更显著的外周代谢紊乱，可能与交感神经支配中断程度相关。研究提出的代谢生物标志物panel为SCI早期精准诊断提供了新范式，其无创检测特性具有重要临床转化价值。未来研究可探索这些代谢指标与长期神经功能预后的关联，以及乳酸补充等代谢干预的潜在治疗价值。