腦脊液中谷胱甘肽氧化作為肌萎縮側索硬化癥氧化應激的生物標志物研究

來源：作者：人氣：-發表時間：2025-07-08 14:34:00【大中小】

摘要：研究開發了一種基于質譜(MS)的腦脊液(CSF)多組學分析技術。

研究背景

肌萎縮側索硬化癥(ALS)作為致命的神經退行性疾病，其病理機制中氧化應激被公認是關鍵推手。然而，由于腦組織的不可及性，臨床一直缺乏反映中樞神經系統氧化狀態的可靠生物標志物。現有抗氧化治療如依達拉奉(edaravone)和NRF2激活劑雖展現潛力，卻因缺乏靶點 engagement（藥物作用直接證據）的監測手段，導致臨床試驗進展緩慢。

圖1 腦脊液中谷胱甘肽氧化作為肌萎縮側索硬化癥氧化應激的生物標志物制

研究設計與技術方法

由謝菲爾德大學等機構組成的團隊開發了創新性的質譜工作流程：通過免疫去除高豐度蛋白后的腦脊液樣本，同步分析蛋白質組（699種蛋白定量）、半胱氨酸氧化狀態（檢測531個可逆氧化位點）及谷胱甘肽氧化比例。關鍵技術包括：①納米流色譜增強的MRM（多反應監測）技術檢測低濃度GSH/GSSG；②N-乙基馬來酰亞胺(NEM)烷基化穩定化處理；③穩定同位素內標(GS*-NEM)定量。樣本來自24例ALS患者和20例健康對照的縱向隊列（間隔4個月隨訪）。

研究結果

蛋白質組變化特征

在ALS患者CSF中發現5種持續升高的蛋白：CHIT1、CHI3L1/2、COL18A1和FCGR3A(P<0.05)。其中FCGR3A水平與疾病進展速率顯著正相關(r=0.0021)，提示免疫系統激活可能加速ALS發展。

氧化修飾圖譜

DPP7、CFB和BCAN等蛋白在ALS組呈現持續性氧化增加。特別值得注意的是，可逆氧化半胱氨酸總強度在ALS首次訪視時較對照升高1.23倍(P=0.0405)，為氧化應激的動態監測提供了新指標。

圖2 基于質譜的工作流程，用于測定蛋白質豐度、蛋白質氧化修飾和谷胱甘肽氧化

谷胱甘肽氧化標志物

ALS組tGSH濃度在兩次訪視中分別較對照高1.33倍(P=0.0215)和1.50倍(P=0.0143)，GSSG增幅更達2.0倍(P=0.0018)。GSSG/GSH比值在第二次訪視時ALS組(2.84)顯著高于對照組(1.33)(P=0.0120)，且該比值與疾病持續時間呈強正相關(r=0.0227)。

臨床相關性分析

SERPINA3等蛋白水平與ALS功能評分(ALSFRS-R)負相關，而CA11的縱向變化與疾病進展速率顯著相關(P=0.0069)。可逆氧化半胱氨酸總量與GSSG/GSH比值在兩次訪視間相關性增強(P=0.0405)，提示氧化損傷隨病程累積。

研究意義

該研究首次建立CSF谷胱甘肽氧化狀態的精準檢測體系，證實其作為ALS分層生物標志物的價值：①為NRF2激活劑等抗氧化療法的患者篩選提供客觀標準；②通過tGSH和GSSG的動態監測可評估治療應答；③揭示蛋白質氧化修飾與免疫激活的協同致病機制。發表于《Translational Neurodegeneration》的這項成果，為神經退行性疾病的轉化醫學研究提供了范式——將臨床樣本的多維度分子特征與疾病進展精確關聯。

參考資料

[1] Glutathione oxidation in cerebrospinal fluid as a biomarker of oxidative stress in amyotrophic lateral sclerosis