术后认知功能障碍（Postoperativecognitivedysfunction）作为一种常见的术后并发症，其在老年外科手术病人中的发病高达40%，与术后生活质量下降，长期认知功能下降以及术后1年的死亡率增加密切相关。目前POCD发病机制依旧不明，因此临床上尚未有效的针对性预防和干预措施。众多研究表明，中枢神经炎症在POCD发病中起了至关重要的作用。通过对阿尔兹海默病（AD）和多发性硬化（MS）等其他认知功能损伤疾病研究的启发，先前研究也针对POCD病人的脑脊液（CSF）和血液中蛋白和炎症因子进行了靶向检测，但是这些研究都不能发现新的特异性的蛋白标志。最近，因此，来此杜克大学的KeithW.VanDusen教授运用质谱分析法为基础的非偏向蛋白组学方法测定老年非心脏手术患者发生术后认知功能障碍的CSF蛋白质,发现新的蛋白靶点，并以标题《CerebrospinalFluidProteomeChangesinOlderNon-CardiacSurgicalPatientswithPostoperativeCognitiveDysfunction》1发表在《JournalofAlzheimer’sDisease》杂志。
方法和目的
目的：利用基于质谱分析法的的无偏向蛋白质组学来识别POCD潜在的神经炎症通路。
方法：此项研究，我们入组名年龄在60岁及以上、讲英语的患者，他们在全身麻醉下进行了至少2小时的非心脏、非神经外科手术。所有患者均接受异丙酚麻醉诱导和异丙酚或异氟醚麻醉维持。不针对术前认知状态进行排除。
神经认知测试：所有入组的病人需要在术前和术后6周内进行认知功能检测；测试组合包括：theRandtShortStoryTest,theWechslerMemoryScaleModifiedVisualReproductionTest,theDigitSpanandDigitSymboltestsfromtheRevisedWechslerAdultIntelligenceScale,andtheTrailMakingTest
POCD诊断标准：神经认知测试任意一项在术后6周测试中相比术前基础值下降一个标准差以上。
持续认知指数（CCI）:对病人在所有四个认知测试领域的认知得分平均，并将结果平均归一化至零，正数代表在平均认知水平之上，负数则相反。
蛋白质组学分析：经过神经认知功能分析之后，最后有8名病人纳入POCD组，6名病人纳入非POCD组，将其术前2周、术后24h和术后6周采集的外周血和CSF进行蛋白质组学测序分析。
分析：对关键的人口统计学特征变量进行描述性统计，变量的频率(百分比)和连续变量的平均值(标准差，SD)。采用两种样本t检验和Wilcoxon秩和检验，比较有POCD和没有POCD的受试者在每个时间点(基线、术后24小时和术后6周)各肽和蛋白质的log2转化强度差异。为了校正多次检测，在每个时间点计算每个肽和蛋白质的q值。计算每个肽和蛋白质POCD效应的q值，以校正多次测试，符合q0.25的多肽的蛋白被认为可能是POCD关联的候选蛋白。。
结果
1.受试者基本信息
在纳入研究的14例患者中，8例在术后6周发生POCD,6例没有。基线/术前患者特征列于table1。两组患者基本相似;各组间年龄、受教育年限、基线认知指数和APOE基因型分布无显著差异(p0.35)。POCD组术前至术后6周CCI的变化比非POCD组更糟，与预期一致(-0.vs0.,p=0.)。
2.脑脊液蛋白质组特征
最初的脑脊液分析鉴定出个肽，对应个蛋白。通过删选和标准化处理，最终的定量数据集由个多肽和个蛋白质组成，用于统计分析。三个时间点中的任何一个肽都没有被发现在两个组之间有显著差异，考虑到阈值q0.05的多次测试，这是一个不令人惊讶的结果。
3.重复测量和通路分析
为了探究可能参与POCD的发病机理的蛋白通路,对检测到的蛋白质进行KEGG通路的数据库比对分析和注释(table2)，鉴定出了与这些特征蛋白亚群p0.05有统计学关联的9个通路。还计算了这些通路的错误发现率，以解释由于多次比较导致的I型错误。hsa通路:补体和凝血级联被发现是高度相关的途径，包含总共个肽中的50个。这50个肽标记到17种不同的蛋白质(只使用q0.05，table3)的12个显著性肽来评估它们是否单独参与任何已知通路;然而，并没有揭示任何显著的通路关联。
4.线性混合模型
为了进一步研究补体在围手术期神经认知障碍发病机制中的作用，进一步检测中具有趋势水平显著性(q0.25)的补体多肽蛋白(C1、C1、C2、C3、C5、C6、C8b、C9、B、H、血浆蛋白酶C1抑制剂)。尽管在任何单一时间点，没有任何单个肽或蛋白在POCD组和非POCD组之间有显著差异，但是我们发现了补体多肽蛋白的变化趋势(Figure1和2)。值得注意的是POCD患者中补体肽的平均术前浓度始终低于那些没有发生POCD的患者。尽管在这个时间点对于任何单个肽组之间没有显著的差异，所有36个补体和相关肽随机表现出这种趋势的p值是1.?10-11。当被蛋白质聚集在一起时，这种趋势在12个补体蛋白质中随机出现的p值是2?10-4。
此外，从基线到术后6周时间点，患有POCD的患者表现出除补体因子H外的所有补体蛋白的整体上升趋势，而对照患者在这段时间内表现出整套补体蛋白的浓度下降趋势。在我们的线性混合模型(图1A-L)中，补体C5被发现有11个接近显著差异性(q0.25)的肽，其α亚基和β亚基的肽也有类似的趋势。同样,复合q0.25中，补体C6中的5个多肽（Fig.2A-F）,补体C8b的3个多肽(Figure.3A-D),和六个补体因子B的6个多肽(Fig.32A-I)也发现有类似的变化趋势。
Figure1Figure2Figure3Figure4讨论
这项初步研究首次对老年POCD患者与无POCD患者的术前和术后脑脊液样本进行的无偏蛋白质组学分析。在后续FDR调整线性混合模型中，发现了11种蛋白中的肽在POCD患者与非POCD患者之间具有统计学意义的浓度变化(q0.05)。KEGG通路分析揭示了来自17个补体和凝血相关因子的50个肽的趋势水平差异，提示这些通路可能在POCD发病机制中发挥作用,其中部分蛋白及多肽与之前的相关研究报道一致。本研究展现了无偏脑脊液蛋白质组学分析在确定围手术期神经认知障碍发病机制中潜在的新途径方面的作用。我们对老年外科病人脑脊液肽水平变化的研究结果也对未来研究也有启发作用。
醉翁之艺点评
本研究通过在以往研究的基础上，通过采用基于质谱分析法的无偏蛋白组学分析法进行老年患者术前和术后脑脊液分析，揭示了可能与POCD发生相关的蛋白及多肽变化，种类和通路相比以往研究更加多样和丰富。但存在变化的蛋白及多肽的具体作用通路和机制仍需进一步地研究；同时由于测序成本昂贵，导致本研究的样本量例数偏小，有待技术的普及化，期待后续进行多中心大样本的研究。
（苏殿三审校蒋旭亮编译）
原始文献：
VanDusen,K.W.etal.CerebrospinalFluidProteomeChangesinOlderNon-CardiacSurgicalPatientswithPostoperativeCognitiveDysfunction.JAlzheimersDis,doi:10./JAD-().
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