Neurology：运动性脑震荡相关非侵入性生物标志物的蛋白质组学发现
2021-10-29 Naomii MedSci原创
尿IGF-1和Igfbp5与单任务步态速度相结合可能有助于运动相关脑震荡的诊断。
据疾控中心统计，每年有多达380万人遭受与运动相关的创伤性脑损伤(TBI)，其中80-90%是脑震荡。由于临床医生在确定脑震荡状态方面面临挑战，极其需要准确和客观的方法来诊断和处理损伤。目前为止，最常用的评估缺乏适当的临床可靠性。因此，诊断通常依赖于评估主观测量的组合，例如患者报告的症状、平衡及神经认知功能。
恢复监测对于确定启动适当康复或恢复活动方案的最佳时间也很重要。然而，通常用于监测恢复的方法已经证明有效性、特异性和测试/重测的可靠性有限。最近的研究试图通过使用更客观的方法，如步态分析来解决这些限制。无论如何，临床上仍然需要客观和可量化的测试来诊断脑震荡。研究人员使用了全球蛋白质组学和生物驱动的方法来识别和验证运动相关脑震荡的潜在非侵入性生物标志物。通过串联质谱(TMT)进行蛋白质组学分析，鉴定出71种在脑震荡患者尿液中差异表达的蛋白质。根据商品化的ELISA试剂盒的可用性和每个鉴定的物种与脑震荡的病理生理学的相关性，用ELISA验证了10个蛋白质。最终，胰岛素样生长因子1(IGF-1)和IGF结合蛋白5(IGBFP5)被确定为最有希望的运动性脑震荡的非侵入性尿液标志物。
IGF-1是一种肽类激素，主要在肝脏对生长激素刺激作出反应，也可以在大脑中产生。IGF-1通过结合IGF-1受体和启动PI3K和/或MAPK信号，以内分泌和旁分泌方式促进合成代谢。IGF-1受体在大脑中含量丰富，这种蛋白可以调节神经元的生长、分化、增殖和存活。大多数循环中的IGF-1与IGF结合蛋白(IGFBPs)结合，最常见的是IGBFP5和IGFBP3，它们促进其稳定性和循环中的半衰期。
IGBFP5在大脑中特别丰富，可以对IGF-1信号产生刺激和抑制作用。最近研究表明，IGBFP5也有独立于其与IGF-1相互作用的作用。包括在细胞内通过结合细胞外基质(ECM)的能力进行生存、分化和组织重塑。这些非侵入性生物标志物为运动性脑震荡的诊断提供了一种客观、可量化的方法，在监测症状变化方面可能有一定的实用价值，还可能提供对运动相关脑震荡的病理生理学的洞察力，这可能有助于更好地为临床治疗提供信息。近日，有研究发现并进一步验证了客观的、可量化的非侵入性生物标志物，这些标志物有可能用于运动相关脑震荡的诊断。
研究前瞻性地收集和研究了一组方便的健康对照大学生运动员的尿样，这些运动员没有遭受过脑震荡，也有运动员在7天内被运动医学医生诊断为脑震荡。参与者还完成了仪表化的单任务步态分析，作为功能性测量。参与者是从单一的大学体育项目中招募的，年龄为18岁，如果他们有伴随损伤、活跃的精神疾病或先前存在的神经疾病，则被排除在外。采用串联质谱(TMT)和酶联免疫吸附试验(ELISA)鉴定和验证脑震荡的尿液生物标志物。
- 48名对照组和47名年龄和性别匹配的脑震荡运动员参加了研究(51.6%的女性，48.4%的男性，平均年龄19.6岁)。参与者既代表接触性运动，也代表非接触性运动。
- 除一名脑震荡后的参与者外，所有参与者都报告说在数据收集时出现症状。
- 与健康对照组相比，脑震荡运动员尿液中胰岛素样生长因子1(IGF-1)和IGF结合蛋白5(Igfbp5)表达下调。
- 用来预测运动相关脑震荡概率的多变量风险算法显示，胰岛素样生长因子-1与单任务步速相结合可以预测一系列损伤后时间点的脑震荡风险(AUC=0.786；95%CI：0.690-0.884)。
- IGF1、IgFbp5与单任务步速相结合，可准确区分急性时相点的正常人和脑震荡(AUC=0.835，95%CI：0.701~0.968，p<0.001)。
这些非侵入性生物标志物是以客观和有效的方式发现的，除了在损伤后几天外，在损伤的两个急性期都可能对运动相关脑震荡的诊断和监测有用。这项研究提供了三类证据，即尿IGF-1和Igfbp5与单任务步态速度相结合可能有助于运动相关脑震荡的诊断。
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