脑脊液中谷胱甘肽氧化作为肌萎缩侧索硬化症氧化应激的生物标志物研究

来源：作者：人气：-发表时间：2025-07-08 14:34:00【大中小】

摘要：研究开发了一种基于质谱(MS)的脑脊液(CSF)多组学分析技术。

研究背景

肌萎缩侧索硬化症(ALS)作为致命的神经退行性疾病，其病理机制中氧化应激被公认是关键推手。然而，由于脑组织的不可及性，临床一直缺乏反映中枢神经系统氧化状态的可靠生物标志物。现有抗氧化治疗如依达拉奉(edaravone)和NRF2激活剂虽展现潜力，却因缺乏靶点 engagement（药物作用直接证据）的监测手段，导致临床试验进展缓慢。

图1 脑脊液中谷胱甘肽氧化作为肌萎缩侧索硬化症氧化应激的生物标志物制

研究设计与技术方法

由谢菲尔德大学等机构组成的团队开发了创新性的质谱工作流程：通过免疫去除高丰度蛋白后的脑脊液样本，同步分析蛋白质组（699种蛋白定量）、半胱氨酸氧化状态（检测531个可逆氧化位点）及谷胱甘肽氧化比例。关键技术包括：①纳米流色谱增强的MRM（多反应监测）技术检测低浓度GSH/GSSG；②N-乙基马来酰亚胺(NEM)烷基化稳定化处理；③稳定同位素内标(GS*-NEM)定量。样本来自24例ALS患者和20例健康对照的纵向队列（间隔4个月随访）。

研究结果

蛋白质组变化特征

在ALS患者CSF中发现5种持续升高的蛋白：CHIT1、CHI3L1/2、COL18A1和FCGR3A(P<0.05)。其中FCGR3A水平与疾病进展速率显著正相关(r=0.0021)，提示免疫系统激活可能加速ALS发展。

氧化修饰图谱

DPP7、CFB和BCAN等蛋白在ALS组呈现持续性氧化增加。特别值得注意的是，可逆氧化半胱氨酸总强度在ALS首次访视时较对照升高1.23倍(P=0.0405)，为氧化应激的动态监测提供了新指标。

图2 基于质谱的工作流程，用于测定蛋白质丰度、蛋白质氧化修饰和谷胱甘肽氧化

谷胱甘肽氧化标志物

ALS组tGSH浓度在两次访视中分别较对照高1.33倍(P=0.0215)和1.50倍(P=0.0143)，GSSG增幅更达2.0倍(P=0.0018)。GSSG/GSH比值在第二次访视时ALS组(2.84)显著高于对照组(1.33)(P=0.0120)，且该比值与疾病持续时间呈强正相关(r=0.0227)。

临床相关性分析

SERPINA3等蛋白水平与ALS功能评分(ALSFRS-R)负相关，而CA11的纵向变化与疾病进展速率显著相关(P=0.0069)。可逆氧化半胱氨酸总量与GSSG/GSH比值在两次访视间相关性增强(P=0.0405)，提示氧化损伤随病程累积。

研究意义

该研究首次建立CSF谷胱甘肽氧化状态的精准检测体系，证实其作为ALS分层生物标志物的价值：①为NRF2激活剂等抗氧化疗法的患者筛选提供客观标准；②通过tGSH和GSSG的动态监测可评估治疗应答；③揭示蛋白质氧化修饰与免疫激活的协同致病机制。发表于《Translational Neurodegeneration》的这项成果，为神经退行性疾病的转化医学研究提供了范式——将临床样本的多维度分子特征与疾病进展精确关联。

参考资料

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