创伤性脑损伤动物模型神经炎症中cGAS-STING通路药理学抑制的系统综述与Meta分析方案

《PLOS One》：Pharmacological cGAS-STING pathway inhibition on neuroinflammation in animal models of traumatic brain injury: A systematic review and meta-analysis protocol

背景：创伤性脑损伤（traumatic brain injury, TBI）是全球范围内死亡和长期神经功能障碍的主要原因。继发性损伤机制，特别是神经炎症，在初始创伤后神经系统结局的转归中发挥关键作用。环状GMP-AMP合成酶干扰素基因刺激因子（cyclic GMP-AMP synthase stimulator of interferon genes, cGAS-STING）通路近期被鉴定为脑损伤后先天免疫激活的介导因子。该通路的激活促进小胶质细胞活化及促炎细胞因子的释放，导致神经元损伤与康复受损。因此，药理学抑制cGAS-STING信号通路已成为实验性TBI模型中一种颇具前景的神经保护策略。然而，现有的临床前证据尚未得到系统综合。

方法：系统文献检索在MEDLINE、EMBASE和Web of Science中进行，不设语言或发表日期限制。标题和摘要由两名研究者独立筛选，随后进行独立的完整全文资格评估。数据提取随后启动，并将由两名研究者独立（原文：will be completed independently by two reviewers）完成。纳入研究将为直接抑或间接药理学抑制cGAS-STING通路的TBI体内动物模型，与溶媒处理或未处理对照相比。主要结局为损伤后72小时内小胶质细胞活化的定量测量，优先采用Iba1（ionized calcium-binding adapter molecule 1，离子钙结合衔接分子1）阳性细胞密度或染色面积百分比评估。次要结局包括星形胶质细胞反应性、细胞因子表达（TNF-α、IL-1β、IL-6）、病灶体积及神经功能恢复。偏倚风险将采用SYRCLE（Systematic Review Centre for Laboratory Animal Experimentation，实验动物系统评价中心）工具评估。在适当时，将采用随机效应Meta分析计算合并效应量。异质性、发表偏倚及证据确定程度亦将被评价。

讨论：本系统综述与Meta分析方案将有助于阐明治疗效应的量级与一致性，评估该策略的转化潜力，并识别可能指导未来实验与临床研究的方法学局限。系统综述注册于PROSPERO（International Prospective Register of Systematic Reviews，国际系统综述前瞻性注册库），注册号CRD420261367166。

**研究背景与问题提出**

创伤性脑损伤（traumatic brain injury, TBI）是全球青壮年死亡和长期神经功能障碍的首要原因之一。在原发性机械损伤之外，创伤后数小时至数周内演进的继发性损伤机制在很大程度上决定神经功能预后，其中神经炎症在神经元丢失、突触功能障碍及慢性神经退行性变中发挥持续而核心的作用。尽管针对创伤后神经炎症的干预研究长期开展，迄今尚无药物疗法在临床试验中确证疗效。TBI动物模型通过一致呈现先天免疫的早期激活——小胶质细胞活化、细胞因子释放与白细胞浸润——成为解析继发性脑损伤分子与细胞机制的关键平台；神经炎症虽在初期具有保护性，但其失调与持续存在均与神经功能恢复不良相关，故靶向先天免疫激活的上游调控节点被视为减轻继发性损伤、改善长期结局的有前景策略。近年来，环状GMP-AMP合成酶干扰素基因刺激因子（cyclic GMP-AMP synthase stimulator of interferon genes, cGAS-STING）通路被鉴定为TBI后驱动神经炎症的关键上游调控者。该通路原作为细胞质DNA感知的抗病毒免疫通路被表征，如今被认作创伤后内源性危险相关分子模式释放的感知器：实验研究显示，释放至细胞质的线粒体与核DNA激活cGAS，进而触发STING依赖性信号，激活干扰素调节因子3（interferon regulatory factor 3, IRF3）与核因子κB（nuclear factor kappa B, NF-κB），并持续产生I型干扰素与促炎细胞因子，该通路已涉入多种TBI临床前模型的小胶质细胞活化与神经元损伤。靶向STING的小分子抑制剂在动物模型中报告的效应包括减少小胶质细胞活化、下调促炎细胞因子表达、缩小病灶体积并改善功能结局。然而，现有研究在动物物种、损伤模型、治疗时机与疗程、结局指标及方法学质量上差异悬殊，偏倚风险、选择性报告与可重复性不足等问题在临床前神经创伤研究中普遍存在。在PROSPERO注册之日（2026年4月12日），研究人员核查注册库及PubMed、Embase、Web of Science等主要文献库，未发现针对该具体问题的已发表系统综述、Meta分析或已注册综述方案；若无此类综合，尚不清楚所观测效应是否一致、稳健且具生物学意义，抑或为孤立发现或方法学局限所驱动。

**研究开展与意义**

基于上述空白，研究人员开展本项前瞻性注册的系统综述与Meta分析方案，拟系统评价直接抑或间接药理学抑制cGAS-STING通路对TBI动物模型神经炎症及相关结局的影响。研究以PICO（population, intervention, comparison, outcome，人群、干预、对照、结局）框架构建问题，遵循系统综述与Meta分析方案优先报告条目（preferred reporting items for systematic reviews and meta-analysis protocols, PRISMA-P）规范并遵循实验动物系统评价中心（Systematic Review Centre for Laboratory Animal Experimentation, SYRCLE）指南开展方案准备、注册与发表，方案已注册于PROSPERO（CRD420261367166）。研究不设语言与发表日期限制地检索MEDLINE、EMBASE与Web of Science；纳入TBI动物模型中在损伤后给予cGAS-STING通路直接（主要分子靶点为cGAS或STING）或间接（经上游、下游或相互作用机制抑制且附实验证据）药理学抑制、并与溶媒或未处理对照比较的研究。主要结局为损伤后72小时内小胶质细胞活化，以离子钙结合衔接分子1（ionized calcium-binding adapter molecule 1, Iba1）阳性细胞密度或阳性面积百分比优先评估；次要结局涵盖星形胶质细胞反应性（以胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein, GFAP）评估）、促炎细胞因子（肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor alpha, TNF-α）、IL-1β、IL-6）的mRNA（messenger ribonucleic acid，信使核糖核酸）与蛋白表达、病灶体积及14-28天神经功能恢复。本综述预期澄清治疗效应的量级与一致性、评估该策略的转化潜力，并识别可能塑造未来实验与临床研究的方法学局限，为在临床转化前严格评价临床前证据提供框架。

**关键技术方法**

本研究方案的主要技术方法包括：以PICO框架界定纳入问题；检索MEDLINE（经PubMed）、Embase与Web of Science，检索策略由医学图书管理员构建并经第二位图书管理员以电子检索策略同行评审（Peer Review of Electronic Search Strategies, PRESS）标准验证，并纳入经验证的动物研究过滤器；标题摘要预筛与全文资格评估均由两名研究者独立完成，分歧经讨论或第三方裁决，非英文全文以验证翻译工具判定资格；数据提取采用在线平台SyRF，由两名研究者独立完成，图形数据以WebPlotDigitizer提取均数与标准差，平均值的标准误（standard error of the mean, SEM）按SD = SEM × √n换算；偏倚风险采用SYRCLE偏倚风险评估工具（10个条目）逐条判定；方法学质量采用改良9项CAMARADES（动物实验数据Meta分析与评估协作组）评分，麻醉方案不计入总分而作为描述变量单独提取；定量合成采用随机效应模型，研究间方差以限制最大似然法估计，至少3项独立研究时采用Hartung-Knapp调整计算95% CI（confidence interval，置信区间）；异质性以τ²、I²与Cochran's Q检验评估；亚组分析涵盖动物物种、性别、年龄、TBI模型、治疗时机、结局评估方法、干预类别、给药途径、偏倚风险与方法学质量；发表偏倚在至少10项研究时以基于样本量的方法评估，Egger's回归检验仅作探索性分析，检出不对称时以剪补法（trim-and-fill）校正；证据质量采用适用于动物研究的GRADE（Grading of Recommendations Assessment, Development and Evaluation，推荐分级的评估、制定与评价）框架评定，按偏倚风险、不一致性、间接性、不精确性与发表偏倚五领域定级为高、中、低或极低。

**方案内容**

研究设计：方案描述一项进行中的系统综述与计划Meta分析，纳入TBI动物模型中评价直接或间接药理学抑制cGAS-STING通路的已发表临床前研究，遵循PRISMA-P与SYRCLE规范，注册于PROSPERO（CRD420261367166）；综述同时包含定性与定量合成，不涉及新的研究。

状态和时间线：截至2026年4月12日注册时仅完成初步范围检索与检索策略构建；注册后于2026年9月1日完成数据库检索，数据提取自2026年7月起，结果预计2027年1月发表。

检索策略：系统检索MEDLINE（经PubMed）、Embase（Elsevier）与Web of Science，不设语言或发表日期限制；仅纳入文献数据库索引、以同行评议期刊全文发表者；灰色文献（会议摘要、学位论文、社论、非同行评议报告）不检索；提取完成后进行更新的敏感性补充检索，并筛查纳入文献及综述、预印本服务器的参考文献列表。

研究选择：标题摘要预筛判定资格由两名研究者独立执行，全文潜在合格研究被系统检索并独立评估；两阶段筛选中的分歧经讨论解决，必要时咨询第三名独立研究者。

纳入标准：纳入任何语言的同行评议全文；不限损伤严重程度的TBI动物模型；直接（cGAS抑制剂、STING拮抗剂或直接阻断STING激活或STING依赖性信号的化合物）或间接（不主要靶向cGAS或STING但经上游、下游或相互作用机制抑制且该通路信号，且附减少cGAS或STING表达、减少TBK1或IRF3激活、减少I型干扰素信号等实验证据者）药理学抑制；溶媒或未处理对照的随机或非随机设计；至少一项神经炎症（小胶质或星形胶质反应性）、神经功能或结构脑损伤相关结局。干预须在TBI诱导后给予。

排除标准：标题摘要阶段排除非体内动物TBI模型、与cGAS-STING抑制无关的研究及综述、社论、评论与会议摘要；全文阶段排除仅体外或离体研究、未涉及药理学抑制（无药理学干预的遗传敲除模型）的研究；未报告相关数据或无法获得效应量估计的研究排除于定量合成而保留于定性合成。

数据提取：去重后数据由文本与图形中提取，两名研究者独立进行，分歧经讨论或第三方解决；必要时邮件联系通讯作者索取缺失数据，15天无回复后单次跟进；仅图形呈现时以WebPlotDigitizer于高倍率下获取均数与SD或SEM。

结局指标：主要结局为损伤后72小时内脑组织中小胶质细胞活化，优先采用Iba1阳性细胞（细胞密度、阳性面积或荧光强度），72小时窗口无数据则主要分析不纳入该研究，更晚时点作为探索性次要分析单独合并。次要结局包括：72小时内星形胶质细胞反应性（基于GFAP的定量测量，优先免疫组织化学或免疫荧光定量）；神经炎症细胞因子表达（TNF-α、IL-1β、IL-6，转录水平（定量PCR或ΔΔCt法）与蛋白水平（酶联免疫吸附测定（enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA）、Luminex多重免疫分析或蛋白质印迹（Western blot））分别分析）；结构脑损伤（病灶体积或组织缺失，优先组织学（甲苯胺蓝或尼氏染色）或磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）测定的绝对体积（mm³），主要时点为损伤后7天内）；神经功能结局（转棒、走梁/平衡、握力、神经功能缺损评分、旷场运动指标、步态分析等行为学及运动学指标，以及Morris水迷宫、新物体识别、Y迷宫或T迷宫等空间记忆测试），主要时点为损伤后14-28天，运动与认知结局分别合并，效应方向统一使负值代表获益。

偏倚风险评估：两名研究者采用SYRCLE偏倚风险评估工具（含10项标准：序列生成、基线特征、分配隐藏、随机饲养、对实施偏倚的设盲、随机结局评估、对检测偏倚的设盲、不完整结局数据、选择性报告及其他偏倚来源）逐条判定为低、高或不明确风险，各条目独立判定而不合成数值总分。

方法学和报告质量：采用改良9项CAMARADES评分（同行评议发表、体温控制、随机化、结局评估设盲、分配隐藏、适当动物模型、样本量估算、动物福利法规遵循、利益冲突声明），0-5分为低质量，6-9分为高质量；麻醉剂种类、剂量与持续时间单独作为描述变量提取与报告。

统计分析：先以叙述性合成总结全部纳入研究，至少2项独立研究报告相同结局时行定量合成；连续结局按尺度一致性选用均差（mean difference）或标准化均差（standardized mean difference, SMD; Hedges' g），效应方向统一使负值代表神经炎症减轻、病灶缩小或功能改善；采用随机效应模型，按预设结局层级与时间点避免分析单位错误与选择性报告；以独立实验为分析单位，多剂量组共享对照时合并干预组或按比例拆分对照；各结局域预设主时间点（小胶质活化、星形胶质反应性与细胞因子为72小时内，病灶体积为7天内，功能结局为14-28天）。

Meta分析模型与异质性：鉴于动物物种、TBI模型与给药方案的预期多样性，随机效应模型作为主要分析途径；研究间方差以限制最大似然法估计；至少3项独立研究时采用Hartung-Knapp调整计算95% CI；异质性以τ²、I²（≥75%视为实质异质性）与Cochran's Q检验评估；可行时报告预测区间；研究数少（尤其少于10项）时谨慎解读；每个协变量至少10项独立研究或实验时行Meta回归。

亚组分析：数据允许时（每组至少2项独立研究）按动物物种（小鼠对大鼠）、性别（雄性对雌性对混合）、年龄（成年对未成熟脑）、TBI模型（控制性皮质撞击、流体冲击损伤或自由落体）、治疗时机（早期<24 h对延迟>24 h）、结局评估方法（Iba1免疫组织化学对其他）、干预类别（直接对间接药理学抑制）、化合物、给药途径、偏倚风险与方法学质量类别分组。

敏感性分析：排除在一项或以上预设关键域判为高偏倚风险的研究；采用适用于小样本研究的替代随机效应估计量；以留一法（leave-one-out）评估单项研究的影响。

发表偏倚与小样本效应：结局至少10项研究时评估发表偏倚与小样本效应；漏斗图（效应量对标准误）视觉检查评估不对称性；至少10项独立研究时主要采用基于样本量的方法评估小样本效应，Egger's回归检验仅作探索性敏感性分析；检出不对称时应用剪补法估计未发表或遗漏研究对合并效应量的潜在影响，同时报告原始与调整后估计。

证据确定性评价：所有结局的证据确定性采用适用于动物研究的GRADE框架评价，涵盖偏倚风险、不一致性、间接性、不精确性与发表偏倚五个领域，各结局定级为高、中、低或极低；鉴于临床前性质，评级谨慎解读并用于定位治疗效应的强度与转化潜力，而非形成临床推荐。

**讨论部分总结**

方案指出，尽管不断增长的实验数据提示cGAS-STING轴在创伤后神经炎症中发挥核心作用，其量级、一致性与转化相关性尚未得到系统评价；临床前神经创伤研究在动物物种、损伤方式、治疗时机、结局指标与方法学质量上的实质性异质性使单个研究解释复杂化，并可能导致治疗效应高估或低估。通过定量合成现有证据并评估偏倚风险，本综述将提供更精确的治疗效应估计值。许多神经保护性干预在TBI中的临床转化失败，凸显在临床推进前评价临床前证据的重要性；若跨独立模型与物种观察到一致且生物学有意义的效应，将强化cGAS-STING抑制剂临床调查的依据，反之则提示需额外临床前优化或改进实验设计。本综述亦将促进实验神经创伤研究实践：以SYRCLE与CAMARADES工具系统评价体系质量、以适用于动物研究的GRADE评定证据质量，识别与降低偏倚风险、增强转化相关性相关的设计特征。局限性方面：其一，主要依赖已发表文献，已发表研究更可能报告阳性或阳性结果，阴性或中性结果或未发表而仅以灰色文献传播，选择性传播可能导致发表偏倚并高估治疗效应；仅纳入同行评议文章是基于获得完整方法学描述与足够数值数据的需要。其二，实验研究常用的近交系遗传多样性降低、可能呈现品系特异性免疫反应谱，而异交系遗传变异更大，遗传背景与基线免疫反应性的品系间差异可能影响所观测效应的量级与方向。其三，人类TBI本质异质，涵盖硬膜下与硬膜外血肿、创伤性蛛网膜下腔出血、脑挫伤、弥漫性轴索损伤、点状出血与脑室内出血等多种并存病灶类型，而实验模型依赖标准化、高度受控的损伤并有意分离特定损伤组分；此类还原论方法对机制探索不可或缺，但仅捕捉人类状况的选定维度，解读汇总临床前发现的转化相关性时应加考虑。据研究人员所知，这将是首项严格评价TBI实验性体内模型中cGAS-STING药理学抑制研究的偏倚风险与方法学质量的系统综述，有助于澄清现有证据是否足以支撑进一步临床转化。

**研究结论（翻译）**

该cGAS-STING通路药理学抑制系统综述与Meta分析方案是前瞻性计划的研究框架，将评价TBI动物模型中cGAS-STING通路药理学抑制的疗效。尽管不断增长的实验数据提示cGAS-STING轴在创伤后神经炎症中发挥核心作用，但这些发现的量级、一致性及转化相关性尚未得到系统评价。临床前神经创伤研究具有显著的方法学多样性，包括动物物种、损伤方式、治疗时机、结局指标与研究方法学质量；这种可变性使单个研究的解释复杂化，并可能导致治疗效应的高估或低估。通过定量合成现有证据并评估偏倚风险，本综述将提供更精确的治疗效应估计值。许多神经保护性干预在TBI中的临床转化失败，凸显了在推进临床调查前评价临床前证据的重要性。若观察到跨独立模型与物种的一致效应，将强化cGAS-STING抑制剂临床调查的依据；反之，若效应不一致、高度异质或伴随重大方法学局限，则提示转化前需要额外的临床前优化或改进实验设计。本综述亦将促进实验神经创伤研究实践的改进，通过以SYRCLE与CAMARADES工具系统评价体系质量、以适用于动物研究的GRADE评定证据质量，识别与降低偏倚风险及增强转化相关性相关的设计特征。此外，研究人员承认临床前系统综述的固有局限：首先，综述主要依赖已发表文献，已发表研究更可能报告阳性发现，选择性传播可能导致发表偏倚并潜在高估治疗效应；动物研究常样本量不足、易受选择性报告影响。仅纳入同行评议文章是基于获得完整方法学描述与足够数值数据以进行偏倚风险评估与效应量计算的需要，灰色文献来源常缺乏实验设计、变异度量或样本量的标准化报告。其次，实验研究常用的近交系遗传多样性降低，可能呈现品系特异性免疫反应谱，而异交系具更大遗传变异，遗传背景与基线免疫反应性的品系间差异可能影响所观测效应的量级与方向，给跨研究解释与直接可比性带来困难。第三，人类TBI本质上是异质的，临床TBI涵盖硬膜下和硬膜外血肿、创伤性蛛网膜下腔出血、脑挫伤、弥漫性轴索损伤、点状出血和脑室内出血等多种病灶类型，这些类型常在同一患者并存，因此每例TBI代表损伤模式与全身反应的独特组合；相比之下，实验模型依赖标准化、高度受控的损伤，有意分离特定损伤组分，这种还原论方法对机制探索不可或缺，但仅捕捉人类状况的选定维度，在解读汇总临床前发现的转化相关性时应考虑这一差距。