《BMC Neuroscience》：Using combined ROC curves to improve the diagnostic usefulness of glutaminase, prostaglandins, and 8-isoprostane as biomarkers of autism spectrum disorders;Role in the Glu-GABA-Gln cycle
编辑推荐：
由于自闭症谱系障碍（ASD)症状出现延迟且诊断依赖于行为评估，其早期诊断仍具挑战性。识别反映ASD病因机制的多变量生物标志物可能提高诊断准确性。多变量逻辑回归将多个预测因子整合为单一风险评分（线性预测值），产生优化的受试者工作特征(ROC)曲线，从而提升单个标
由于自闭症谱系障碍（ASD)症状出现延迟且诊断依赖于行为评估，其早期诊断仍具挑战性。识别反映ASD病因机制的多变量生物标志物可能提高诊断准确性。多变量逻辑回归将多个预测因子整合为单一风险评分（线性预测值），产生优化的受试者工作特征(ROC)曲线，从而提升单个标志物的诊断准确性。该方法包括对二分类结果进行建模、确定概率，并基于预测概率可视化ROC曲线，通常能改善单个标志物的曲线下面积(AUC)。在本研究中，研究人员评估了反映谷氨酸能功能障碍、氧化应激和神经炎症的生物标志物组合的诊断性能。研究人员对44名ASD儿童和40名年龄匹配对照儿童的血浆谷氨酰胺酶、8-异前列腺素和前列腺素E?（PGE?）水平进行了受试者工作特征分析，分别采用单独和联合ROC模型。谷氨酰胺酶与8-异前列腺素和PGE?均呈显著负相关，而8-异前列腺素与PGE?之间呈正相关。三种生物标志物单独使用时均表现出良好的ASD诊断性能，AUC值具有统计学显著性（p=0.001）：谷氨酰胺酶AUC为0.830，8-异前列腺素AUC为0.815，PGE?AUC为0.818。然而，联合ROC建模显著提高了诊断准确性，达到0.977的AUC值，敏感性为92.3%，特异性为100.0%。总之，联合ROC分析可增强独立谷氨酰胺酶、8-异前列腺素和前列腺素E?（PGE?）生物标志物的诊断价值。联合标志物在病例对照研究中显示出较强的表面区分能力，但估计值存在乐观偏倚，尚不能用于诊断。需要全面的检测验证、校准以及具有临床代表性的队列（包括女性和相关鉴别诊断）进行重复验证。
该研究发表于《BMC Neuroscience》，旨在探讨联合生物标志物对自闭症谱系障碍（ASD）的诊断价值。ASD是一种以社交互动和沟通困难、兴趣受限及重复行为为特征的神经发育障碍，病因异质性显著，早期诊断因依赖行为评估且症状出现较晚而常被延误。研究人员寻求能够早于症状出现前识别高风险儿童、验证行为观察、实现患者亚群分类及预测治疗反应的生物标志物。血浆作为反映各器官（包括中枢神经系统）生理活动与病理变化的复杂体液，因每日约500 mL脑脊液吸收入血，成为脑疾病生物标志物的合适来源。
当前研究面临的主要问题包括：单一生物标志物诊断准确性有限；ASD病理机制涉及谷氨酸能兴奋/抑制失衡、氧化应激及神经炎症等多条通路，需整合多维度指标；现有研究缺乏将反映不同病理机制的指标联合分析的系统性工作。基于此，研究人员开展了此项病例对照研究，旨在评估联合谷氨酰胺酶、8-异前列腺素及PGE?的ROC模型对ASD的诊断性能。
研究采用的技术方法主要包括：从沙特阿拉伯利雅得King Saud University的King Khalid University Hospital自闭症研究与治疗中心及Well baby Clinic招募44名ASD儿童，从King Saud Medical City儿科实验室中心招募40名年龄匹配对照儿童；采集隔夜空腹EDTA抗凝血浆，-80°C保存；采用酶联免疫吸附测定(ELISA)分别定量检测谷氨酰胺酶（夹心法，检测范围0.312–20 ng/mL）、8-异前列腺素（夹心法，最低检测浓度<19.5 pg/mL）及PGE?（竞争抑制法，最低检测浓度<1.78 pg/mL）；运用IBM SPSS 22.0、GraphPad Prism 9.5及MedCalc 22.019进行统计分析，包括Mann-Whitney U检验、Spearman秩相关及基于多变量逻辑回归的联合ROC建模。
**研究结果显示**：
**生物标志物水平比较**：与对照组相比，ASD组谷氨酰胺酶水平显著降低（p=0.001），约为对照组的60%；8-异前列腺素浓度显著升高（p=0.001），达对照组的3.5倍；PGE?水平显著增加（p=0.001），为对照组的2.4倍。
**相关性分析**：Spearman相关分析显示，谷氨酰胺酶与8-异前列腺素（p<0.01）及PGE?（p<0.05）呈显著负相关，而8-异前列腺素与PGE?呈显著正相关（p<0.01）。
**单独ROC分析**：谷氨酰胺酶AUC为0.830（敏感性71.8%，特异性83.8%），8-异前列腺素AUC为0.815（敏感性81.5%，特异性100.0%），PGE? AUC为0.818（敏感性72.3%，特异性97.3%），均达统计学显著性（p=0.001）。
**联合ROC分析**：谷氨酰胺酶与PGE?联合AUC达0.918（敏感性79.5%，特异性94.6%）；谷氨酰胺酶与8-异前列腺素联合AUC进一步升至0.955（敏感性87.2%，特异性100.0%）；三种标志物联合时AUC达最高值0.977（敏感性92.3%，特异性100.0%）。
**讨论部分总结**：
研究人员指出，血浆谷氨酰胺酶降低伴8-异前列腺素和PGE?显著升高，突显了谷氨酸-γ-氨基丁酸-谷氨酰胺循环异常、谷氨酸介导的兴奋毒性及下游氧化/炎症级联反应在ASD检测中的重要性。谷氨酰胺酶降低的发现可能与Chenhui等（2023）的研究一致，后者在ASD患者外周血或死后脑组织中发现谷氨酰胺酶转录水平降低，且条件性谷氨酰胺酶缺陷转基因小鼠（Gls1
CamKIIα-Cre）表现出社交减少、重复行为及空间学习记忆障碍等ASD样表型。
研究观察到8-异前列腺素（氧化应激标志物）和PGE?（炎症标志物）与谷氨酰胺酶呈显著负相关，表明较低的谷氨酰胺酶活性与较高的氧化应激和神经炎症相关。这一负相关关系及联合ROC的AUC提升，提示联合与特定信号通路相关的多个标志物可获得相对更优的诊断性能。
研究人员进一步阐释了三种变量与突触损伤及谷氨酸兴奋毒性的关联：谷氨酰胺酶缺乏影响谷氨酸-γ-氨基丁酸-谷氨酰胺循环，8-异前列腺素升高反映氧化应激，PGE?升高提示胶质细胞激活和神经炎症。大脑氧化葡萄糖代谢与该循环活性密切相关，而谷胱甘肽（GSH，主要抗氧化剂）通过利用谷氨酸作为合成底物连接该循环，在维持脑健康、防止兴奋毒性方面发挥重要作用。ASD患者显著的GSH水平降低可能参与了该循环损伤及谷氨酰胺酶水平下降。
PGE?可通过影响谷氨酸转运和释放来调节谷氨酸-谷氨酰胺循环，特别是在星形胶质细胞中。炎症期间，TNFα通过PGE?刺激星形胶质细胞释放谷氨酸，导致谷氨酸转运障碍。此外，PGE?通过激活突触前EP3受体抑制γ-氨基丁酸能突触传递，可能导致下丘脑-垂体-肾上腺轴活性去抑制。星形胶质细胞对清除细胞外谷氨酸、促进脑稳态和防止兴奋毒性至关重要，而8-异前列腺素升高可通过诱导星形胶质细胞功能障碍，进而损伤谷氨酸-γ-氨基丁酸-谷氨酰胺循环。
**研究结论翻译**：该研究采用ROC曲线分析确定与脂质代谢及谷氨酸-γ-氨基丁酸-谷氨酰胺循环相关生物标志物在ASD儿童中的预测价值。研究描述了谷氨酰胺酶如何影响氧化应激和神经炎症，及其与脂质相关生物标志物8-异前列腺素和PGE?的负相关关系。在该数据集中，标志物组合产生了更高的表面区分度；然而，估计值因设计而存在乐观偏倚，不应用于评估诊断性能。尽管外周数据无法推断因果关系或中枢神经系统起源，但这些关联与星形胶质细胞-神经元信号参与的判断一致。检测验证将决定其最终的临床效用。
研究同时指出了若干局限性：样本量较小（44例ASD，40例对照）；仅在King Saud University单一中心进行，可能影响结果外推；缺乏药物使用、近期疾病、抗生素使用、饮食、睡眠及胃肠道症状等信息；无女性参与者限制了结果普适性；未采用分割样本验证或交叉验证等内部验证技术。因此，这些发现应被视为假设生成性结果，需要纵向、 adequately powered的重复验证及机制性读数验证。
