肌肉减少是一种随着年龄增长而逐渐和普遍地失去肌肉质量和功能的症状，是老年人的主要健康问题之一，因其高疾病流行率和重大的社会经济影响而备受关注。尽管人们目前已经为肌肉减少症的定义和诊断做出了大量努力，但目前仍迫切需要非侵入性、特异性和敏感性的生物标志物来诊断该疾病。
2024年7月15日，发表在J Cachexia Sarcopenia Muscle上的题为“Proteomic profiling of human plasma extracellular vesicles identifies PF4 and C1R as novel biomarker in sarcopenia”的文章，作者通过收集健康对照和65岁以上的肌肉硬化患者的血浆外泌体，利用蛋白质组学技术和生物信息学方法确定了新的肌肉减少症的生物标志物。
血浆外泌体
蛋白质组学、机器学习
图1 技术路线
作者使用透射（图2A）和扫描（图2B）电子显微镜鉴定出大量杯形膜限制性囊泡，最小直径平均为67.4±8.6 nm（图2C）。纳米颗粒追踪分析（NTA）显示囊泡群的浓度为2.9 1010±2.6 109个颗粒/mL，大小为75.2±7.5 nm（图2D），通过WB鉴定到CD81和CD9、ALIX和HSC70（EV相关标志物），而且是非常低水平的非囊泡蛋白CALNEXIN（图2E）。这些数据证实了血浆中EV的存在和纯度，此外，通过ExoCarta和Vesiclepedia两个数据库，研究人员利用蛋白质组学分析在肌少症患者和健康样本中鉴定出的157种蛋白质的列表。维恩图结果显示，蛋白质组学分析中鉴定的蛋白质与ExoCarta和Vesiclepedia中报告的蛋白质之间存在很大重叠，新发现了48种EV蛋白。（图2F）。
图2 血浆外泌体特征
在本研究中鉴定的157种蛋白质中，有8种在患者组和健康组获得的sEV中含量不同。在患者中，有四种含量较低（PF4、OIT3、MMRN1和MASP1），四种浓度较高（C1R、SVEP1、VCAN和SPTB）（图3A-C）。差异蛋白质的功能富集分析表明，这些蛋白主要在与钙离子结合、含胶原蛋白的细胞外基质（ECM）和免疫系统过程，特别是体液免疫反应相关的途径富集（P<0.05）（图3D）。
图3 血浆外泌体蛋白质组分析
为了评估8种候选蛋白的诊断能力，研究评价了蛋白水平与握力、椅子站立、SMI、SPPB、步态速度和TUG 3 m的相关性（表1），结果发现8种候选蛋白中有6种与两种或多种诊断测试显著相关，而MMRN1和MASP1与任何进行的物理测试都没有相关性。
表1 肌少症诊断测试得分与候选蛋白质的相关性
4. PF4和C1R作为肌少症诊断的验证
在候选蛋白中，PF4和C1R在肌少症和健康个体之间的sEV水平差异最大。因此，这些蛋白质被选为该疾病的候选诊断生物标志物进行验证。为此，通过ELISA对验证队列中获得的sEV中C1R和PF4进行了定量分析，结果显示，肌少症患者的PF4浓度较低，C1R升高（图4A，B），进一步证实了质谱结果。计算所选蛋白质水平与用于诊断少肌症的主要物理测试之间的相关性时，PF4与所有诊断测试的相关性在统计学上都是显著的，而C1R与除握力测试外的所有诊断测试相关性均具有统计学意义（图4C）。
为了评估PF4和C1R在少肌症中的诊断能力，研究使用从验证集中获得的数据进行了ROC曲线分析。结果显示，PF4蛋白的AUC值为0.89，其对肌少症的诊断能力是极好的。对于C1R，AUC为0.75（图5）。PF4的最佳临界值是0.3728 ng PF4/μg总sEV蛋白，该值在诊断患者为肌少症时具有80%的灵敏性和85.71%的特异性。在C1R的情况下，高于0.5221 ng C1R/μg总sEV蛋白的浓度可以诊断肌少症，灵敏度为75%，特异性为66.67%。
图4 候选蛋白的验证
图5 PF4和C1R的ROC曲线
综上所述，本研究首次对肌少症患者的血浆外泌体进行了蛋白质组学分析。数据表明来自肌少症患者的血浆外泌体携带与钙和胶原蛋白代谢、免疫反应和炎症相关的特定蛋白质。此外，PF4和C1R蛋白作为有前景的诊断生物标志物，在常规临床实践中可用于鉴定肌少症，促进疾病预防和早期更有效的干预。
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排版：野凌
审核：三黍生物企宣部
