【佳學基因檢測】脊髓型頸椎病的基因檢測及蛋白質組學檢測指標

脊髓型頸椎病基因解碼基因檢測導讀

建立蛋白質組學生物標志物對于正確描述疾病病理生理學、識別遺傳風險因素和預測臨床結果至關重要。然而，頸椎病等疾病的分子意義尚未得到積極解碼，這導致了該病的病理學分子機制的欠缺。也就是說，脊椎脊髓病是一種退行性脊柱疾病，會導致脊髓受壓和神經功能缺損。腦脊液 (CSF)檢測 可以揭示與中樞神經系統(tǒng)疾病相關的生物標志物而聞名。因此，在脊髓型頸椎病的基因檢測及蛋白質組學檢測指標中，脊髓型頸椎病的基因解碼基因檢測應用鑒定課題組將通過對腦脊液的分子分析來制定脊椎脊髓病的蛋白質組學特征。發(fā)現(xiàn)在腦脊液中上調的蛋白質包括維生素 D 結合蛋白 (VDBP)、凝溶膠蛋白、肌酸激酶 B 型 (CK-BB) 和血管緊張素原。同時，下調的蛋白質包括色素上皮衍生因子（PEDF）、前列腺素-H2 D-異構酶（PGH2）、載脂蛋白E（APOE）和凝聚素。佳學基因解碼討論了這些蛋白質的細胞功能，以及它們在脊柱脊髓病發(fā)生方面的相關性。然而，進一步的研究是必要的，因為缺乏人類研究是一個主要的限制因素。然而，基于脊髓灰質炎蛋白質組學特征的持續(xù)進展，可以評估新靶點作為未來治療干預的候選對象。

脊髓型頸椎病基因解碼基因檢測關鍵詞 

維生素 d 結合蛋白，凝溶膠蛋白，肌酸激酶 b 型，血管緊張素原，色素上皮衍生因子，前列腺素-h2 d-異構酶，載脂蛋白 e，凝聚素，脊柱脊髓病，蛋白質組學

脊髓型頸椎病基因解碼基因檢測

脊髓型頸椎病 (CSM) 在骨骼系統(tǒng)及神經系統(tǒng)的疾病表征中用來指一種以椎管狹窄和進行性脊髓壓迫為特征的神經退行性疾病，導致臨床脊髓病伴或不伴相關神經根病。CSM 可以以兩種形式發(fā)生：椎間盤相關脊髓型頸椎病和骨相關脊髓型頸椎病(OA-CSM)。臨床癥狀可表現(xiàn)為急性或緩慢進展，伴有不同程度的頸部疼痛、共濟失調，在某些情況下，可出現(xiàn)四肢麻痹或癱瘓。鑒于目前這種脊髓疾病的分子機制的知識有限，識別新的生物標志物可能成為一種更容易獲得的診斷方式。

蛋白質組學被定義為對蛋白質及其多種特性（包括表達、活性、修飾和交互特性）進行系統(tǒng)和大規(guī)模分析，是使基因組功能化的門戶。對于進一步了解疾病，確定疾病表型背后的蛋白質活性和特定分子機制至關重要。與轉錄組學和基因組學不同，蛋白質組學具有優(yōu)越性，因為它能夠識別翻譯后修飾，可用于識別疾病發(fā)病機制中的致病因素和生物標志物等。通常從需要研究的靶器官的生物樣品中提取蛋白質，例如細胞、組織和體液，并通過復雜的軟件進行肽分離和處理，從而鑒定出蛋白質。隨著質譜和色譜技術的使用，利用腦脊液 (CSF) 進一步研究神經系統(tǒng)疾病（例如脊髓?。┑陌l(fā)病機制的蛋白質組學方法正在迅速發(fā)展。此外，腦脊液蛋白含量的變化可以反映組織損傷，這可用于預測神經炎性疾病的進展。

比較蛋白質組學研究是一種新興工具，有助于明確蛋白質組中蛋白質的組成，在某些病理過程不存在和存在時作為參考。此外，與嚙齒動物模型相比，大型動物模型（如犬科動物）在生理上更擅長產生足夠數(shù)量的多個樣本。隨著對犬類模型的比較蛋白質組學獸醫(yī)研究的使用，賊近的前瞻性研究成功地確定了從受脊髓型頸椎病影響的狗獲得的腦脊液樣本中的潛在蛋白質表達。在比較對照犬和受脊髓型頸椎病影響的犬的腦脊液樣本時，此類研究已確定蛋白質表達減少和增加。盡管目前有限，并且考慮到犬和人類 DNA 具有可比性，但通過犬脊髓型頸椎病研究確定特定蛋白質表達的研究可以進一步彌合理解與人類脊髓型頸椎病表達相關的病理機制之間的差距。其他脊髓疾病可能會混淆脊髓型頸椎病的臨床診斷。因此，為了促進適當?shù)脑\斷和管理，必須識別脊髓型頸椎病特異性生物標志物。

如果調節(jié)得當，與脊髓型頸椎病相關的蛋白質對于驅動細胞穩(wěn)態(tài)、骨礦化和神經保護的正常病理生理機制是不可或缺的。此外，這些蛋白質中的每一種都與驅動關鍵細胞功能的關鍵分子途徑有關，例如 DNA 修復、細胞凋亡、維生素轉運或能量產生。因此，脊髓型頸椎病基因解碼基因檢測列舉里哦啊與脊髓型頸椎病相關的蛋白質的典型分子譜。 

脊髓型頸椎病基因解碼基因檢測研究數(shù)據(jù)的評估與審核

與脊髓灰質炎相關的腦脊液蛋白表達

賊近的研究已經從取自脊髓型頸椎病影響的狗的腦脊液樣本中鑒定出具有差異表達的蛋白質。在比較對照組和受脊髓型頸椎病影響組中的腦脊液樣本時，Martin-Vaquero 等人確定了八種蛋白質的表達增加，包括血管緊張素原、維生素 D 結合蛋白和凝溶膠蛋白，以及四種蛋白質的表達減少，包括載脂蛋白 E 和前列腺素-H2 D-異構酶。表中總結了上述蛋白質的列表???（表格1）。這項研究的結果可以進一步表明這種情況與人類對應物的相關性，并提高與蛋白質組學和生物標志物效用的相關性。隨后，在 2019 年，Vansteenkiste 等人發(fā)表了一項的研究，描述了犬模型腦脊液中存在的 microRNA (miRNA) 的表達水平及其在 OA-CSM 發(fā)病機制中的潛在作用。盡管結果有限，但作者能夠介紹臨床正常狗與 OA-CSM 受影響組相比腦脊液中 miRNA 譜的特征。

表格1：與臨床上正常的狗相比，受脊髓型頸椎病影響的狗的腦脊液蛋白質組

SPARC：分泌的蛋白質呈酸性，富含半胱氨酸；HS：賀爾曼-施密德；CSF：腦脊液；CSM：脊髓型頸椎病

另一種可能感興趣的蛋白質是重組骨形態(tài)發(fā)生蛋白 2 (rhBMP-2)，它促進骨生成和重塑，增加骨融合的可能性，而無需自體移植。其他形式的脊髓病，如自身免疫性脊髓病，已被歸因于幾種血清學標志物的存在。通過對呈現(xiàn)進行性或急性脊髓病的患者進行血清學和腦脊液評估，已提出塌陷反應介質蛋白 5 免疫球蛋白 G (CRMP-5) 作為潛在的生物標志物。這兩種蛋白質都可以在精心設計的研究中得到進一步評估，并有助于打破為脊髓型頸椎病尋找疾病特異性生物標志物之間的差距。

維生素 D 結合蛋白和凝溶膠蛋白

早期通過基因檢測基因解碼已經明白，維生素 D 結合蛋白 (VDBP) 是維生素 D 代謝物的結合蛋白。VDBP 是一種多功能蛋白，在脊椎動物的進化過程中保存完好。VDBP 與維生素 D 代謝物協(xié)同作用，促進骨組織的正常發(fā)育和維持。維生素 D 缺乏是破壞細胞穩(wěn)態(tài)的關鍵因素，導致甲狀旁腺功能亢進和慢性腎病的臨床表現(xiàn)。維生素 D 可通過飲食和陽光等來源獲得；然而，代謝物在通過腎臟處理之前沒有生物活性。1,25-二羥基維生素 D3 的賊終產物在生理環(huán)境中是化學不穩(wěn)定的，需要 VDBP 的活性才能轉運到目標組織。因此，VDBP 對活性維生素 D 類固醇分子的半衰期和生物活性至關重要。一旦到達靶組織，維生素 D 可以從 VDBP 釋放到靶細胞中，在那里它可以被代謝或與特定受體形成復合物。然后這種復合物可以運輸?shù)郊毎瞬⑴c轉錄因子相互作用以影響基因表達或細胞活性。

Gelsolin 是肌動蛋白結合蛋白家族的成員，參與維持和支持細胞結構和細胞運動。凝溶膠蛋白通過使肌動蛋白絲的末端成核和加帽來作用于肌動蛋白絲，并受鈣和多磷酸肌醇離子的調節(jié)。凝溶膠蛋白通過穩(wěn)定線粒體并阻止細胞色素 C 的釋放而具有抗凋亡行為，從而抑制細胞凋亡。從生理上講，凝溶膠蛋白不是生存所必需的。然而，它對于傷口愈合和血小板形成過程中動態(tài)細胞的快速反應至關重要。這意味著它的功能對于正常的生理和細胞功能至關重要。

VDBP 和凝溶膠蛋白在脊柱脊髓病中的作用遵循一種有趣的機制，導致其上調。根據(jù) Martin-Vaquero 等人的基因解碼研究，發(fā)現(xiàn)犬模型在腦脊液中上調了 VDBP，表明血脊髓 (SC) 屏障出現(xiàn)了缺口（圖1）。就功能而言，凝溶膠蛋白和VDBP在可以調節(jié)肌動蛋白的意義上是相似的。然而，當發(fā)生軸突變性時，肌動蛋白絲被釋放，從而增加 VDBP 和凝溶膠蛋白的表達。因此，當因脊髓病而發(fā)生軸突損傷時，肌動蛋白濃度增加以促進肌動蛋白再生。這使得 VDBP 和凝溶膠蛋白成為 CSF 分析中有價值的蛋白質。

圖1：脊柱脊髓病如何導致受影響患者腦脊液中維生素 D 結合蛋白和凝溶膠蛋白增加的機制

CSF：腦脊液；VDBP：維生素 D 結合蛋白

肌酸激酶 B 型和血管緊張素原

肌酸激酶 B 型 (CK-BB) 和血管緊張素原是其他兩種蛋白質，它們的表達隨著脊髓病的表現(xiàn)而增加。肌酸激酶是一種高能磷酸化分子，可催化磷酸肌酸分子的產生。磷酸肌酸是一種高能量儲存器，可向心臟、大腦、骨骼和肌肉的生物系統(tǒng)供應三磷酸腺苷 (ATP)。肌酸激酶 B 型是肌酸激酶的一種異構體，主要存在于大腦中。當肌酸激酶 B 二聚化時，它會獲得另一條多肽鏈以形成 CK-BB 復合物。CK-BB 與向大腦的適當離子轉運有關，并且對于腦組織中的能量穩(wěn)態(tài)至關重要。CK-BB 水平升高是中樞神經系統(tǒng)疾病的指標，因此它被認為是一種有價值的生物標志物。

相反，血管緊張素原 (AGT) 是在腎素-血管緊張素途徑中至關重要的蛋白質之一，由肝臟產生。就其本身而言，該蛋白質是一種酶原，需要另一種酶來激活其酶活性。AGT 是血管緊張素的無活性前體，血管緊張素是一種調節(jié)血壓的關鍵肽激素。AGT 是響應于低血壓或鈉濃度的不利變化而分泌的。隨后，腎素也由腎臟分泌并激活 AGT 形成血管緊張素 I。血管緊張素 I 是無活性的，并被進一步加工成血管緊張素 II 的生物活性形式，隨后用于使血管收縮。此外，血管緊張素 II 的結合導致醛固酮釋放，進一步導致鈉潴留和血壓升高。

關于脊椎脊髓病，在脊髓型頸椎病患者中發(fā)現(xiàn)了 CK-BB，在受影響的犬科動物的腦脊液中發(fā)現(xiàn)了升高的 CK-BB 水平。升高的 CK-BB 與髓鞘變性和白質組織損傷有關，表明它可以促進中樞神經系統(tǒng)的神經損傷。同時，AGT是一種絲氨酸蛋白酶抑制劑，可促進骨關節(jié)炎患者的軟骨破壞。這種軟骨損傷顯然可能導致脊髓型頸椎病發(fā)病過程中發(fā)生在椎管上的退行性變化。

糖蛋白 SPARC 和補體 C3

糖蛋白分泌的酸性蛋白和富含半胱氨酸 (SPARC) 是一種多細胞糖蛋白，與許多生物過程有關。其主要功能是抗粘附和抗內皮細胞、平滑肌細胞、系膜細胞和成纖維細胞增殖。其反粘附功能是通過失去粘著斑復合物來實現(xiàn)的，并且通過調節(jié)細胞形狀對細胞存活至關重要。SPARC 還被認為在細胞發(fā)育、組織重塑、組織修復和細胞更新中發(fā)揮作用。此外，SPARC 對鈣結合蛋白具有高親和力，導致其構象變化降低了細胞外結構域對蛋白酶的親和力，從而改變了對膠原蛋白的敏感性。SPARC 也已被研究與細胞因子如血小板衍生生長因子 (PDGF) 和血管內皮生長因子 (VEGF)很好地結合。SPARC 有助于調節(jié)這些生長因子的生物學功能，以及參與細胞穩(wěn)態(tài)的許多其他關鍵蛋白質的生物學功能。

補體 C3 高度參與補體級聯(lián)系統(tǒng)，這是對攻擊病原體和促進炎癥反應至關重要的免疫途徑。補體 C3 是一種酶原蛋白，由 19 號染色體上的 C3 基因編碼。它對于激活經典途徑和替代途徑的補體級聯(lián)反應至關重要，使其在對抗細菌感染方面發(fā)揮關鍵作用。補體 C3 缺乏常導致感染并削弱患者的先天免疫力。

已發(fā)現(xiàn) SPARC 水平升高會導致退行性病變。腦脊液分析顯示，患有脊椎病的犬模型 SPARC 升高，導致椎體變化，可能會破壞細胞的正常生理機能。在接受治療的犬科動物中，沒有觀察到 SPARC 升高，這表明 SPARC 可以作為識別脊椎脊髓病的有價值的生物標志物。補體 C3 也被認為在導致脊髓病的退行性變化中升高。C3 的過度調節(jié)導致宿主細胞損傷和免疫碎片的積累。這可能導致椎管中神經損傷的發(fā)展。已研究抑制 C3 以減輕嚙齒動物模型中的關節(jié)炎癥狀，補體抑制是退行性脊柱病變的潛在治療模型。

色素上皮衍生因子和前列腺素-H2 D-異構酶

色素上皮衍生因子 (PEDF) 是一種多功能蛋白，已在各種組織中表達，例如眼睛、骨骼、肝臟、心臟和脂肪組織。眾所周知，色素上皮衍生因子具有神經營養(yǎng)和抗血管生成特性。這意味著PEDF促進神經元的發(fā)育并抑制血管的生長。PEDF 的特征還在于參與神經保護、纖維發(fā)生、炎癥、血管發(fā)生和器官發(fā)生。色素上皮衍生因子在骨髓中高度表達，使其在骨重塑和骨礦化中發(fā)揮作用。

同時，前列腺素-H2 D-異構酶（PGH2）是參與維持中樞神經系統(tǒng)的關鍵酶。PGH2 用于將前列腺素 H2 轉化為前列腺素 D2。前列腺素 D2 的功能是調節(jié) CNS 的活性、調節(jié)血小板聚集和細胞凋亡，以及支持肌肉收縮和放松。

正如 Martin-Vaquero 等人的研究所示，色素上皮衍生因子和 PGH2 與脊髓型脊髓病的相關性在于它們的表達在腦脊液分析中降低。眾所周知，色素上皮衍生因子是脊髓神經元免受細胞誘導損傷的神經保護劑。這使得色素上皮衍生因子成為治療神經退行性疾病的靶蛋白。如果色素上皮衍生因子表達降低，脊髓神經元容易受到神經損傷。由于骨礦化能力降低，這可能導致椎體退化。因此，色素上皮衍生因子的丟失可能會破壞 CNS 的穩(wěn)態(tài)并表現(xiàn)為脊髓病的發(fā)病機制。此外，PGH2 被下調，PGH2 在治療的脊椎脊髓病犬組中增加。通常，PGH2 在腦脊液中含量豐富；然而，由于椎管狹窄導致的血-腦脊液屏障破裂可能導致 PGH2 濃度降低。

載脂蛋白 E 和凝聚素

載脂蛋白 E (APOE) 是肝臟合成的關鍵蛋白質，參與脂質和脂肪代謝。載脂蛋白 E  有助于形成脂蛋白；它是參與膽固醇包裝和在整個血流中運輸膽固醇、脂溶性維生素和脂質的關鍵蛋白質。在免疫系統(tǒng)中，載脂蛋白 E  參與 T 細胞抑制、巨噬細胞調節(jié)以及將脂質抗原呈遞給自然殺傷細胞。還發(fā)現(xiàn) 載脂蛋白 E  異構體具有神經元修復機制和神經營養(yǎng)特性。

Clusterin 由 8 號染色體上的 CLU 基因編碼，是一種具有許多重要細胞作用的異二聚體蛋白。首先，它作為細胞凋亡的伴侶，同時清除錯誤折疊的蛋白質，使其成為一種神經保護劑。它調節(jié)細胞凋亡和阻止細胞周期的能力使其能夠激活細胞周期控制機制，例如磷脂酰肌醇 3-激酶-蛋白激酶 B (PI3K-AKT) 途徑。凝聚素也被描述為參與炎癥調節(jié)、脂質轉運、細胞分化。它在神經組織中也高度保守，是神經系統(tǒng)疾?。ò顾璨。┑闹饕{節(jié)因子。

根據(jù) Martin-Vaquero 等人的基因解碼結果，載脂蛋白 E  和凝聚素在退行性脊髓病中被下調。表明用皮質類固醇治療后蛋白質表達增加。下調的 載脂蛋白 E  將導致神經系統(tǒng)修復機制的喪失，并與脊髓病患者的手術結果較差有關。下調的凝聚素導致凋亡調節(jié)的喪失，因為神經元和少突膠質細胞的凋亡參與了脊椎脊髓病的發(fā)病機制。除了促進細胞凋亡外，補體級聯(lián)在沒有凝聚素調節(jié)的情況下上調，導致神經元組織破裂。這種關系與補體 C3 蛋白有關，因為低聚集蛋白會導致該病患者腦脊液中的 C3 升高（???圖2）。

圖2:脊柱脊髓病如何通過降低凝聚素蛋白表達導致補體 C3 蛋白增加的機制（CSF：腦脊液）

脊髓型頸椎病治療協(xié)會的認識與評論

鑒定出的蛋白質是脊髓病和脊髓內其他潛在神經退行性疾病的生物標志物。此外，通過抑制或促進它們的表達，這些蛋白質可能成為治療干預的有價值的靶標。然而，盡管脊髓型頸椎病的基因解碼基因檢測應用鑒定課題組進行了審查，但對脊柱脊髓病的蛋白質組學特征仍然知之甚少。分析人類腦脊液的脊椎脊髓病研究的數(shù)量以及涉及多個治療組的研究存在局限性。因此，未來的研究有必要更好地了解哪些蛋白質與人類脊髓型脊髓病的發(fā)病機制有關，以及哪些風險因素可能使患者面臨發(fā)生這種疾病的風險。這些研究還應該解釋某些蛋白質如何導致特定的退行性和疼痛相關表現(xiàn)。然而，蛋白質的分析對于揭示病理生理學的不確定性具有重要意義。通過這樣做，脊髓型頸椎病的基因解碼基因檢測應用鑒定課題組可以期待疾病進展的增強特征、疾病生物標志物的建立以及改善患者預后的新治療方案的可能性。

更多類似科學內容：Cureus . 2021 Jun 28;13(6):e16003. doi: 10.7759/cureus.16003. eCollection 2021 Jun. Bench to Bedside: Proteomic Biomarker Analysis of Cerebrospinal Fluid in Patients With Spondylomyelopathy