肌肉減少是一種隨著年齡增長而逐漸和普遍地失去肌肉質量和功能的癥狀，是老年人的主要健康問題之一，因其高疾病流行率和重大的社會經(jīng)濟影響而備受關注。盡管人們目前已經(jīng)為肌肉減少癥的定義和診斷做出了大量努力，但目前仍迫切需要非侵入性、特異性和敏感性的生物標志物來診斷該疾病。
2024年7月15日，發(fā)表在J Cachexia Sarcopenia Muscle上的題為“Proteomic profiling of human plasma extracellular vesicles identifies PF4 and C1R as novel biomarker in sarcopenia”的文章，作者通過收集健康對照和65歲以上的肌肉硬化患者的血漿外泌體，利用蛋白質組學技術和生物信息學方法確定了新的肌肉減少癥的生物標志物。
血漿外泌體
蛋白質組學、機器學習
圖1 技術路線
作者使用透射（圖2A）和掃描（圖2B）電子顯微鏡鑒定出大量杯形膜限制性囊泡，最小直徑平均為67.4±8.6 nm（圖2C）。納米顆粒追蹤分析（NTA）顯示囊泡群的濃度為2.9 1010±2.6 109個顆粒/mL，大小為75.2±7.5 nm（圖2D），通過WB鑒定到CD81和CD9、ALIX和HSC70（EV相關標志物），而且是非常低水平的非囊泡蛋白CALNEXIN（圖2E）。這些數(shù)據(jù)證實了血漿中EV的存在和純度，此外，通過ExoCarta和Vesiclepedia兩個數(shù)據(jù)庫，研究人員利用蛋白質組學分析在肌少癥患者和健康樣本中鑒定出的157種蛋白質的列表。維恩圖結果顯示，蛋白質組學分析中鑒定的蛋白質與ExoCarta和Vesiclepedia中報告的蛋白質之間存在很大重疊，新發(fā)現(xiàn)了48種EV蛋白。（圖2F）。
圖2 血漿外泌體特征
在本研究中鑒定的157種蛋白質中，有8種在患者組和健康組獲得的sEV中含量不同。在患者中，有四種含量較低（PF4、OIT3、MMRN1和MASP1），四種濃度較高（C1R、SVEP1、VCAN和SPTB）（圖3A-C）。差異蛋白質的功能富集分析表明，這些蛋白主要在與鈣離子結合、含膠原蛋白的細胞外基質（ECM）和免疫系統(tǒng)過程，特別是體液免疫反應相關的途徑富集（P<0.05）（圖3D）。
圖3 血漿外泌體蛋白質組分析
為了評估8種候選蛋白的診斷能力，研究評價了蛋白水平與握力、椅子站立、SMI、SPPB、步態(tài)速度和TUG 3 m的相關性（表1），結果發(fā)現(xiàn)8種候選蛋白中有6種與兩種或多種診斷測試顯著相關，而MMRN1和MASP1與任何進行的物理測試都沒有相關性。
表1 肌少癥診斷測試得分與候選蛋白質的相關性
4. PF4和C1R作為肌少癥診斷的驗證
在候選蛋白中，PF4和C1R在肌少癥和健康個體之間的sEV水平差異最大。因此，這些蛋白質被選為該疾病的候選診斷生物標志物進行驗證。為此，通過ELISA對驗證隊列中獲得的sEV中C1R和PF4進行了定量分析，結果顯示，肌少癥患者的PF4濃度較低，C1R升高（圖4A，B），進一步證實了質譜結果。計算所選蛋白質水平與用于診斷少肌癥的主要物理測試之間的相關性時，PF4與所有診斷測試的相關性在統(tǒng)計學上都是顯著的，而C1R與除握力測試外的所有診斷測試相關性均具有統(tǒng)計學意義（圖4C）。
為了評估PF4和C1R在少肌癥中的診斷能力，研究使用從驗證集中獲得的數(shù)據(jù)進行了ROC曲線分析。結果顯示，PF4蛋白的AUC值為0.89，其對肌少癥的診斷能力是極好的。對于C1R，AUC為0.75（圖5）。PF4的最佳臨界值是0.3728 ng PF4/μg總sEV蛋白，該值在診斷患者為肌少癥時具有80%的靈敏性和85.71%的特異性。在C1R的情況下，高于0.5221 ng C1R/μg總sEV蛋白的濃度可以診斷肌少癥，靈敏度為75%，特異性為66.67%。
圖4 候選蛋白的驗證
圖5 PF4和C1R的ROC曲線
綜上所述，本研究首次對肌少癥患者的血漿外泌體進行了蛋白質組學分析。數(shù)據(jù)表明來自肌少癥患者的血漿外泌體攜帶與鈣和膠原蛋白代謝、免疫反應和炎癥相關的特定蛋白質。此外，PF4和C1R蛋白作為有前景的診斷生物標志物，在常規(guī)臨床實踐中可用于鑒定肌少癥，促進疾病預防和早期更有效的干預。
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排版：野凌
審核：三黍生物企宣部
