早期缺氧诱导的分泌组重塑揭示了缺血性中风中血脑屏障功能障碍的适应机制和生物标志物

《Molecular Brain》：Early hypoxia-induced secretome remodeling reveals adaptive mechanisms and biomarkers of blood-brain barrier dysfunction in ischemic stroke

缺血性脑卒中早期血脑屏障破坏的分子机制及生物标志物研究。通过OGD模型模拟缺血应激，系统解析hCMEC/D3细胞分泌谱及代谢特征，发现脑微血管内皮特异性应答分子群（ALDH2, ITGA5等），揭示代谢重编程、抗氧化防御及表观遗传调控的协同保护机制。筛选出10个潜在生物标志物，其中TFRC单独及联合其他3个标志物AUC达0.876，与90天预后显著相关（P=0.031）。该研究首次阐明早期hCMEC/D3细胞通过调控TFRC分泌实现铁稳态平衡的机制，为开发时间敏感型诊疗策略提供新靶点。

　　

摘要

缺血性中风（IS）发生后数小时内，血脑屏障（BBB）会发生可逆性的破坏，这为治疗干预提供了一个关键窗口。然而，与这一短暂性BBB功能障碍相关的分子特征及其作为循环生物标志物的潜力仍不明确。为阐明这些机制，我们使用氧-葡萄糖剥夺（OGD）模型在人脑微血管内皮细胞（hCMEC/D3）中模拟早期缺血应力，并系统地分析了它们的分泌蛋白质组和代谢组。通过与非脑源性人脐静脉内皮细胞（HUVECs）进行比较，我们发现了脑内皮细胞特异性的缺氧反应特征。这些分子在代谢重编程、抗氧化防御和表观遗传调控相关通路中显著富集，表明存在一种协调的适应性反应以维持BBB的稳态。此外，整合多组学分析揭示了14对具有潜在功能协同作用的蛋白质-代谢物对。基于包括脑特异性、功能相关性和分泌潜力在内的多标准筛选策略，我们确定了10个候选循环生物标志物：ALDH2、ITGA5、KYNU、TFRC、CD44、COL1A2、HEXB、HSPG2、THBS4和DLD。使用急性IS（AIS）患者和健康对照者的血清进行的初步验证显示，ALDH2、ITGA5、KYNU和TFRC的水平发生了显著变化，其中TFRC单独使用时（AUC = 0.816）以及与其他三个生物标志物结合使用时（AUC = 0.876）均表现出良好的诊断性能。多变量逻辑回归分析表明，TFRC水平升高与90天不良预后独立相关（OR = 1.02，95% CI 1.00–1.04，P = 0.031），而较高的DLD水平与良好预后相关（OR = 0.68，95% CI 0.39–0.90，P = 0.047）。值得注意的是，在早期缺氧应力下，hCMEC/D3细胞中的TFRC表达上调，但其细胞外分泌减少。这一观察结果表明细胞可能通过早期适应来维持铁的稳态。总之，这些发现揭示了脑微血管内皮细胞对缺血应力的早期分子适应性，并提出了一组具有转化潜力的分泌生物标志物，可用于IS的早期诊断和预后预测，可能有助于开发时间敏感的治疗策略。