脑脊液中的蛋白质组学特征揭示了中枢神经系统感染的生物标志物

《Journal of the Pediatric Infectious Diseases Society》：Proteomic Signatures in Cerebrospinal Fluid Reveal Biomarkers for Central Nervous System Infections

　　

摘要

背景

中枢神经系统（CNS）感染是危及生命的疾病，需要快速且准确的诊断以指导适当治疗。传统的诊断方法，如脑脊液（CSF）培养、革兰染色和PCR，往往缺乏敏感性，尤其是在既往抗生素暴露或延迟采样后；而新兴的下一代测序技术则耗时长。蛋白质组学分析提供了一种有前景的互补方法，能够对脑脊液蛋白质组进行无偏见、高通量的表征，从而识别中枢神经系统感染的生物标志物。与病原特异性检测不同，蛋白质组学可以捕获宿主的免疫和炎症反应，这些反应可能在病原体清除后仍然存在。既往研究表明，蛋白质组学图谱能够区分细菌性感染与病毒性感染、识别疾病特异性蛋白质特征，并揭示与血脑屏障功能障碍、神经元损伤和免疫激活相关的生物标志物。本研究探讨使用脑脊液蛋白质组学区分细菌性、病毒性、自身免疫性中枢神经系统病理与非感染性对照的可行性。

方法

共纳入最多六名女性患者，分为四组：确诊细菌性中枢神经系统感染、确诊病毒性中枢神经系统感染、自身免疫性脑炎以及无中枢神经系统感染。限制为女性患者可减少蛋白质组学分析中潜在的性别相关变异性。人口学及临床数据从病历中提取。脑脊液样本在常规诊断检测完成后24小时内采集，冷冻保存，随后通过质谱进行分析。

结果

细菌病原体包括流感嗜血杆菌（Haemophilus influenzae）、肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）、粪肠球菌（Enterococcus faecalis）、B组链球菌（Streptococcus agalactiae）和阴沟肠杆菌（Enterobacter cloacae）。病毒病原体包括单纯疱疹病毒（HSV）、细小病毒、人类疱疹病毒6型（HHV-6）和流感病毒。与对照组相比，各疾病组间均观察到差异性蛋白质表达。细菌性中枢神经系统感染组的蛋白质组变化最为显著，与对照组相比，有214种蛋白上调和240种蛋白下调。病毒性中枢神经系统感染组有40种蛋白上调和55种蛋白下调，而自身免疫性脑炎组有15种蛋白上调和28种蛋白下调。组间比较揭示了不同的表达模式，细菌性与病毒性感染相比，有294种蛋白上调和303种蛋白下调。值得注意的是，S100钙结合蛋白A9（S100A9）作为一种潜在生物标志物，可区分细菌性中枢神经系统感染与病毒性、自身免疫性及非感染性疾病。

结论

这项初步研究证明了使用脑脊液蛋白质组学区分细菌性、病毒性和自身免疫性中枢神经系统病理与非感染状态的可行性。差异性蛋白质表达图谱突出了宿主反应生物标志物的诊断潜力，支持蛋白质组学作为中枢神经系统感染评估中的有价值辅助手段，尤其是在传统微生物学检测不明确的情况下。此外，动态蛋白质特征的鉴定可能有助于开发预后和治疗监测生物标志物，从而推进中枢神经系统感染的精准管理。