轻度创伤性脑损伤生物标志物及其分子调控机制研究

mild traumatic brain injury(mTBI) are frequently undiagnosed because they escape detection by brain imaging and be without neurologic changes. In this study, the established fluid percussion rats graded brain injury model combined with proteomics study found 15 differentially expressed protein, the changes of protein,mRNA and micRNA in serum TBI rats and TBI patients and brain of TBI rats will be detected by protemics and gene chips approaches. The TBI biomarker candidates will be scanned and tested in serum of TBI patients. Systems biology approaches will be used for construction of specific biological molecular map of traumatic brain injury. At the same time, the dual luciferase reporter assay system and lentiviral packaging systems will be used for investigating special gene transcription and post-transcriptional regulation, in order to further determine the mild traumatic brain injury biomarkers. The findings will be help for the diagnosis of mTBI and the illustrating of the molecular mechanism of development and outcome in TBI.

轻度创伤性脑损伤因无明显影像学改变，无明显神经系统定位体征，一直是临床法医学鉴定的难点。本研究前期建立了液压冲击大鼠分级脑损伤模型结合蛋白质组学手段研究发现了15个差异表达蛋白，本研究采用蛋白质组学和基因芯片技术检测大鼠脑组织、血清及创伤性脑损伤患者血清差异蛋白质、mRNA及miRNA的变化及规律，筛选轻度创伤性脑损伤候选生物标志物，并经临床创伤性脑损伤患者血清进行验证；应用系统生物学方法，构建脑损伤特异生物分子图谱；同时采用双荧光素酶报告载体及慢病毒包装系统，探究创伤性脑损伤特异基因转录及其转录后调控机制，以进一步确定轻度创伤性脑损伤生物标志物，为轻度创伤性脑损伤的法医学鉴定提供客观依据，为深入探讨脑损伤发生、发展及其预后的分子机制提供理论基础。

目的：筛选和鉴定轻度创伤性脑损伤生物标志物，为轻度创伤性颅脑损伤的诊断提供客观依据。.方法：1.建立大鼠Marmarou’s分级脑损伤模型，采用QAR-CYT-3芯片和iTRAQ定量蛋白组学技术，研究大鼠炎性细胞因子表达及脑组织差异蛋白谱。.2. 应用miRNA基因芯片和iTRAQ定量蛋白组学技术筛选TBI患者血浆中的miRNA和蛋白质标志物，ROC曲线分析评价其诊断准确性。.3. 利用microWalk、microDB数据库，将人血浆差异miRNAs和差异蛋白与大鼠脑组织样本蛋白组学结果进行系统整合分析，进一步锁定候选诊断蛋白标志物，并在大鼠脑组织和人血浆中进行交叉验证。.4. 应用生物信息学技术分析参与TBI后病理进程的生物过程及信号通路。采用神经细胞液压冲击损伤模型，探索候选诊断蛋白标志物在脑损伤中的调控机制。.结果：与对照组相比，轻、中、重度TBI患者血浆中分别有65, 33 和 16 个miRNAs 表达上调，29, 27 和 6个miRNAs表达下调。轻度、中度和重度TBI组表达上调的蛋白数分别为90、92和103，表达下调的蛋白数分别为42、58和58；轻、中、重度TBI大鼠脑组织表达上调的蛋白数分别为18、20、10，表达下调的蛋白数分别为5、0、3；TBI患者血浆中7种miRNAs、3种补体相关蛋白及催乳素受体蛋白PRLR、富组氨酸糖蛋白有望作为TBI的诊断标志物，其中2种miRNAs和3个蛋白有望用于轻度TBI诊断。GO富集分析结果显示三组TBI均涉及到的生物过程是血管加压素对全身动脉血压的调节。差异蛋白更多参与急性期反应，损伤反应，补体与凝血等生物进程。Pathway富集分析结果显示三组TBI均涉及到的信号通路有p53信号通路、mTOR信号通路，补体与凝血级联反应等。研究还发现轻度TBI损伤时，PRLR水平升高，进而激活JAK-STAT通路，参与TBI损伤过程。.结论：miRNA-3665、miR-762、C4b和C5在诊断轻度TBI患者时具有较好的诊断准确率，PRLR也有望成为诊断轻度TBI的蛋白标志物。