2025年12月29日发布 | 3279阅读

【中国声音】Neurotherapeutics|海军军医大学第一附属医院神经外科主任陈菊祥团队揭示继发性脑创伤的动态生物标志物谱

张帅

长海

王卓航

上海交通大学医学院附属瑞金医院

陈菊祥

上海长海医院

章素芳

上海仁济医院

达人收藏



反应创伤性脑损伤指标体系的空白



创伤性脑损伤(TBI)是全球范围内导致死亡与长期残疾的主要病因之一,但目前缺乏能够动态反映其病理进程和严重程度的客观指标。


近日,海军军医大学第一附属医院陈菊祥教授团队国际神经治疗学期刊《Neurotherapeutics》(IF=6.9分 JCR1区)上发表了题为 “Metabolomics of cerebrospinal fluid following traumatic brain injury: Exploration of biomarkers for secondary injuries and severity”的研究论文,有望填补这一空白。



系统性绘制TBI纵向代谢演进图谱



该研究纳入了23例TBI患者(9例轻度,14例重度)与5例无损伤对照者。研究团队在伤后第1、3、7天三个关键时间点采集脑脊液样本,利用高分辨率液相色谱-串联质谱技术进行了非靶向代谢组学与脂质组学分析。通过纵向代谢组学分析,系统描绘了TBI后脑脊液代谢物的动态变化图谱,为揭示继发性损伤机制、评估损伤严重程度及预后预测提供了新的生物标志物和见解。




时间维度刻画TBI代谢轨迹



通过对799种代谢物的纵向监测,研究发现了50种内源性代谢物在TBI后发生显著改变。这些代谢物展现出鲜明的时间特异性模式:


1.伤后第1天:代谢改变以能量代谢紊乱为核心,如Sphingosine、Glucose、DL-lactate等变化,反映了急性期的能量危机与早期应激反应。


2.伤后第3天:代谢扰动最为显著,差异代谢物的种类相较于第一天和第七天最多。表现为氨基酸(如L-Glutamine、L-Histidine)和中链脂肪酸(如Caprylic acid、Octanoic acid)的波动,提示此阶段为继发性损伤机制的高峰期。


3.伤后第7天:代谢谱转向与慢性期相关的修复与持续病理过程,如DNA修复相关分子2'-deoxyuridine 5'-monophosphate和脂质1,2-dihexadecanoyl-sn-glycerol的积累。


尤为重要的是,研究首次报道了在TBI进程中,小肽Gly-His-Lys等新型分子的动态变化。同时,Spearman相关性分析揭示了一系列代谢物(如L-Glutamine、TMAO)与GCS评分显著相关,这意味着,这些代谢物有望作为客观的生物学指标,用于辅助判断脑损伤的严重程度。




发现并验证兼具疾病发展进程与严重程度指示功能的标志物



研究不仅识别了与损伤严重程度(GCS评分)紧密相关的代谢物,还发现其中12种代谢物同时与时间进程相关,构成了能同步评估严重程度与监测病理进展的高潜力生物标志物组合。




揭示脑脊液-外周血代谢变化的一致性



通过独立的靶向验证(ELISA/WST-8),证实了关键代谢物(L-Glutamine, TMAO, Sphingosine, L-Lactate)在脑脊液与血清中的变化趋势一致,为开发创伤性更小、临床更易实施的血液生物标志物奠定了坚实基础。



综上:该研究始于TBI临床诊断与评估的现存瓶颈,利用前沿代谢组学技术寻找解决方案,体现了临床问题驱动的转化研究思维。采用纵向动态监测策略,精准捕捉了TBI后代谢物的时序性变化规律,突破横断面研究的局限,纵向动态研究设计理念,为揭示疾病动态进程提供了方法论范例。综合运用非靶向发现、靶向验证、时序聚类、相关性分析等多种生物信息学与统计学方法,采用多维度生物标志物发掘策略,确保了发现的可靠性与临床潜力。


海军军医大学第一附属医院张帅副教授、上海交通大学医学院附属瑞金医院王卓航硕士为本文共同第一作者,海军军医大学第一附属医院陈菊祥教授、上海交通大学医学院附属仁济医院章素芳教授为本文共同通讯作者。



通讯作者简介


陈菊祥 教授

海军军医大学第一附属医院(上海长海医院)

● 海军军医大学第一附属医院(上海长海医院)神经外科

● 学科带头人、行政主任、书记,教授、主任医师 、博士生导师

● 国务院特殊津贴专家、中央军委保健委会诊专家、国家百千万人才、“有突出贡献中青年专家”荣誉称号,王忠诚“学术成就奖”获得者,全军领军人才、全军拔尖人才、总后勤部科技新星,上海领军人才、优秀学科带头人、曙光学者、银蛇奖

● 中华医学会神经外科分会全国委员,上海医学会神经外科专科分会副主任委员,上海抗癌协会神经肿瘤专委会主任委员,中国医师协会胶质瘤专委会常委、颅底专委会、临床与基础分会委员,中国抗癌协会胶质瘤专委会常委、神经肿瘤专委会常委,全军神经外科专委会委员、海军教学创新团队成员,国家科技部重大项目评审专家、全军后勤科技装备专家库,上海司法鉴定专家库专家

● 年均主刀完成神经外科疑难手术500余台,主持国家863计划、军队重点项目、7项国科金等25项课题;以通讯(含共同)在PNAS、Nature Communications、Advanced Science等发表75篇SCI论文,被《Science》《Nature》等他引1500余次



第一作者简介


张帅 副教授

海军军医大学第一附属医院(上海长海医院)

● 海军军医大学第一附属医院(上海长海医院)副主任医师,副教授,博士

● 本科毕业于吉林大学白求恩医学院,硕士及博士毕业于南京医科大学

● 任上海市医学会神经外科分会肿瘤学组组员;中国医师协会脑胶质瘤专业委员会外科手术学组组员;中国医师协会神经外科医师分会电生理学组组员;海军军医大学第一附属医院(长海医院)“优博人才” “优秀员工”;中共无锡市组织部 “事业单位记功人员”

● 承担国自然青年项目1项,参与国自然面上项目2项。以第一完成人获得江苏省医学新技术引进一等奖(2020年),第二完成人获得江苏省医学新技术引进二等奖(2016年);在《Journal of Clinical Investigation》《Neuro-oncology》《Cancer Letters》等杂志发表SCI论文8篇,累计影响因子50余分。申请发明专利4项,参编论著2部


END

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