尿液代谢组学揭示意识障碍患者神经元再生与意识恢复的代谢特征

《Scientific Reports》：Urine metabolomics reveals key pathways supporting neuronal regeneration and consciousness recovery in disorders of consciousness

　　

摘要

意识障碍（DoC）是由严重脑损伤引起的致残性疾病，其恢复不仅需要维持组织结构完整，还需要神经元主动再生。这些再生过程代谢需求极高，并可通过全身代谢变化进行追踪。尿液代谢组学提供了一种无创方法，用于识别与神经恢复相关的代谢特征。本研究旨在确定尿液代谢谱是否能反映意识障碍的临床分类，并识别与神经元再生和意识恢复相关的代谢通路。研究采用非靶向代谢组学方法，对37名意识障碍患者的尿液样本进行了分析。患者按病因、诊断和预后进行分类。通过统计学分析和通路富集分析，识别出了各组特异性的代谢改变。尿液代谢组学结果显示，不同病因、意识水平及预后之间存在显著不同的代谢模式。创伤性脑损伤（TBI）患者的嘧啶、氮和精氨酸代谢升高，可能反映了持续的氧化应激和神经再生过程。预后改善的患者表现出氨基酸和色氨酸代谢的改变，提示神经可塑性增强。多种代谢物对意识恢复显示出较强的预测价值。尿液代谢谱既反映了意识障碍的临床分类，也反映了其潜在的再生活动。TBI患者可能受益于影响神经重塑的慢性氧化应激，而意识水平较高的患者表现出与抗坏血酸相关的多巴胺能代谢模式，可能促进意识恢复的正反馈循环。尿液代谢组学是一种实用且无创的方法，可用于识别与意识障碍中神经元再生和意识恢复相关的生物标志物和代谢通路。除预后评估价值外，这些代谢特征还为代谢-神经修复过程提供了机制线索，这些过程可能促进大规模神经网络重新激活和意识恢复，值得进一步开展纵向验证和靶向通路研究。