2022年1月，廣州市婦女兒童醫療中心徐開壽教授課題組在Journal of Proteome Research（IF: 4.466）發表論文“Plasma Metabolomic Changes in Children with Cerebral Palsy Exposed to Botulinum Neurotoxin”,使用非靶代謝組學技術（由吉凱基因提供）對注射BoNT-A的兒童腦性癱瘓(Cerebral palsy, CP)患者的血漿樣本進行了代謝譜分析，探討BoNT-A在兒童CP患者注射前及1、3、6個月的系統性代謝作用特點。
研究背景
腦性癱瘓是一組以運動和姿勢障礙為特征的靜態、非進行性腦損害，是兒童最常見的肢體殘疾?，F有證據表明，肉毒桿菌神經毒素A（BoNT-A）可以通過抑制受影響肌肉的神經肌肉連接中乙酰膽堿的釋放，安全而有選擇性地減少痙攣，但代謝物的動態變化如何影響作用時間尚不清楚。
實驗設計
4個時間點；BoNT-A注射前及注射后1、3、6個月，每個時間點30例血漿樣本，共計120例。
研究結論
1. 受試者的臨床基線特征
共有91名兒童參與本研究，其中22名兒童在多個采樣時間點提供血漿樣本，共計120例血漿樣本。各時間點的受試者臨床特征如圖所示。在BoNT-A注射前，GMFCS I級、II級和III級的比例分別為46.67%、20%和26.67%。注射1個月后，GMFCS I-II型患兒的比例顯著增加至56.67%和26.67%，而GMFCS III型患兒的比例顯著降低至13.33%。在注射BoNT-A后，粗大運動功能評定得分在不同時間點有不同程度的提高。采用改良Ashworth量表和改良Tardieu量表測量肌肉痙攣，TP2組和TP3組均明顯降低，TP1組和TP4組無顯著差異。
2. 血漿樣本的整體代謝組學分析
為了確保分析方法的穩健性，我們通過對所有樣本進行主成分分析，對數據進行了全局檢查，結果表明不同組別間區分明顯。
為了確定 BoNT-A 注射如何改變痙攣性CP兒童的代謝組，對所有采樣時間點的代謝組進行差異分析。本研究共鑒定了 354 種代謝物，其中 195 種在METLIN 數據庫中有暫定的ID。39 種具有ID 的代謝物存在顯著變化。利用雷達圖以顯示不同采樣時間點變化顯著的代謝物。結果表明，注射BoNT-A 1個月后，核糖、酪氨酸、琥珀酸和羥基脲水平顯著升高。丙酮酸和葡萄糖在注射3個月后下降最明顯。然而，苯丙氨酸在這一時期顯著上調。此外，核糖、葡萄糖酸內酯、丙酮酸和延胡索酸在注射6個月后起主要作用。
代謝物相關性分析結果以熱圖展示。結果表明，代謝物間主要呈正相關。此外，亞油酸、油酸、棕櫚酸和硬脂酸在TP1和TP2之間具有很強的相關性(r= 0.70 ~ 0.95,p<0.05)。在TP1和TP3之間，棕櫚酸與硬脂酸、反油酸和亞油酸(r= 0.84 ~ 0.89,p<0.05)、十四烷與反油酸、亞油酸和順式二十碳-11-烯酸 (r= 0.73 ~ 0.80,p<0.05)以及塔格糖與β-丙氨酸 (r= 0.80,p<0.05)呈強正相關。在TP1和TP4之間，尿嘧啶與葡萄糖、塔格糖、β-丙氨酸和葡萄糖酸內酯 (r= 0.75 ~ 0.93,p<0.05)，塔格糖與丙酮酸和β-丙氨酸 (r=0.70和0.80,p<0.05)， 葡萄糖酸內酯與β-丙氨酸(r= 0.83,p<0.05)呈顯著正相關。
5. 代謝途徑與功能分析
代謝途徑富集分析發現，TP1與其他組之間存在不同的代謝途徑，包括TCA循環和甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸的代謝等。14條代謝途徑在TP1和TP2之間有顯著性差異，如丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝，TCA循環，泛酸鹽和輔酶a生物合成, β丙氨酸代謝。注射BoNT-A 6個月后，β-丙氨酸代謝、丁/酸代謝、TCA循環、甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝起重要作用。
6. 網絡分析
在TP1和TP2之間，22個不同豐度的代謝物分布的整個網絡中，包括7個不同的途徑和84個反應，兩個獨立的代謝物簇。同樣，TP1和TP3、TP1和TP4之間的代謝物或代謝途徑則大致聚集在一起。研究結果表明，功能代謝物簇在注射BoNT-A后有序改變，各簇內的代謝物表現出相關性。
本研究不同時間點共鑒定出354種代謝物，其中39種為顯著性差異的代謝物(p<0.05, VIP > 1)。通過主成分分析(PCA)和偏最小二乘判別分析(PLS-DA) 揭示了不同時間點之間的明顯區別，網絡分析顯示了功能代謝物的協同變化?？偟膩碚f，我們的研究結果發現，CP患兒注射BoNT-A后，血漿代謝產物發生了顯著的動態變化。與能量消耗相關的代謝途徑可能為研究BoNT-A的作用提供新的視角，甘氨酸、絲氨酸、蘇氨酸代謝和半胱氨酸、蛋氨酸代謝可能與BoNT-A的作用時間有關。
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