胎儿酒精谱系障碍——这是纤毛病吗？

背景：术语“胎儿酒精谱系障碍”(FASD) 描述了由子宫内酒精暴露引起的广泛的神经发育表现。 患病率估计为每 100 人中有 1 人，并且估计在加拿大有超过 330 000 人受影响。 加拿大诊断指南描述了产前酒精暴露对身体和神经发育的影响。 这些包括明显的面部特征、小头畸形和神经发育缺陷。

研究乙醇毒性与乙醇暴露的浓度、持续时间和时间以及导致表型转化为畸形发生的可能途径有关。 在动物模型中对 FASD 的研究开始涉及许多参与基因-乙醇相互作用的各种分子途径的易感基因。 据报道，其中一些参与乙醇致畸，作为它们在 DNA 损伤控制、中枢神经系统轴形成、细胞存活以及增殖和生长中的作用的一部分。

已知一个特定基因（神经元一氧化氮合酶 (nNOS)）的突变会在体内和体外加重酒精诱导的神经元死亡，nNOS 基因的表达可保护神经元免受酒精毒性一氧化氮合酶（NOS 通过）L-精氨酸 NOS 有三种亚型：神经元 NOS（nNOS、NOS-1）、诱导型 NOS（iNOS、NOS-2）和内皮 NOS（eNOS、NOS-3）。NO 是与调节神经传递和记忆形成以及其他重要活动有关。 在 O2 存在的情况下，会形成可导致毒性的自由基。 它们可能会破坏细胞信号传导过程并导致病理状况。

数据表明乙醇会改变大脑中 NOS 的表达和活性 已知乙醇对 NO 的产生、NOS 活性以及 NO 与酒精代谢酶的相互作用有影响。

乙醇暴露的剂量和时间长度是决定乙醇对 NO 产生、NOS 活性或 NOS 表达影响的主要因素。

结构性先天性脑异常是在 FASD 的背景下描述的，包括小头畸形、迁移异常、神经管缺陷以及涉及胼胝体、小脑异常和脑积水的中线脑异常。

纤毛是在细胞表面发现的进化上保守的触角状细胞器。 纤毛通过特定的纤毛受体检测不同的细胞外刺激，如流体流动、光、气味和激素，它们在细胞运动和分裂、流体运动以及不同组织的胚胎发育中起着关键作用。 在神经发育方面，最近显示纤毛生长因子在胚胎神经元细胞迁移和信号传导以及中枢神经系统 (CNS) 中线和偏侧化的形成中发挥作用。 在成熟的生物体中，纤毛从排列在脑室表面的室管膜细胞基体延伸出来，促进脑脊髓液 (CSF) 的流动。

神经系统缺陷与许多纤毛病密切相关，常见的发现包括中线缺陷，如脑积水、神经管缺陷，以及过多的皮质和小脑异常。

人类纤毛疾病的原型是原发性纤毛运动障碍 (PCD)。 在过去十年中，对 PCD 的理解取得了重大进展，从而改进了诊断，主要是因为发现这些患者的鼻一氧化氮 (nasal NO) 大大减少。 这种减少的机制被认为与作为纤毛病一部分的 iNOs 表达减少有关。 鼻腔 NO 测量是一种简单的非侵入性测试，即使在最年轻的患者中也很容易进行。

由于 NO 测量是一种简单的非侵入性测试，可立即得出结果，因此它可作为各种纤毛病（包括涉及脑畸形的疾病）的提示性诊断的理想筛查测试。

在最近的工作中，该研究小组率先确定了通过鼻腔 NO 浓度测量的纤毛功能障碍与孤立的中线中枢神经系统 (CNS) 异常之间的联系。研究中孤立的中线 CNS 异常儿童的总体平均鼻腔 NO 水平，与先前确定的正常范围相比显着降低，其中一些在原发性纤毛运动障碍 (PCD) 的范围内。 最近的研究表明，神经元间连接、脑室形态发生和神经管的正确形成取决于未中断的纤毛功能。

初级纤毛的功能是膜蛋白的结果，例如多囊蛋白-1 (PC-1)、PC-2、TRPV4、P2Y12 和纤维囊蛋白。 乙酰化 α 微管蛋白是一种已知的纤毛标记物。

PC-1 的改变与 1 型多囊肾病突变有关，这些突变被发现与代谢组学和脂质组学测试中的脂肪酸氧化缺陷有关。 乙酰化 α 微管蛋白通过蛋白质组学分析进行评估。

假设：鉴于最近认识到 NO 与乙醇之间的相互作用以及纤毛在早期大脑发育中的重要作用，研究人员假设纤毛可能参与导致被诊断患有 FASD 的儿童脑损伤的分子途径。 这种机制以前没有被探索过。

研究人员假设，与健康对照组相比，被诊断患有 FASD 的患者的鼻腔 NO 水平以及关键代谢物将会降低。

目的：本研究旨在测量一组被诊断为胎儿酒精谱系障碍的选定患者的鼻腔 NO，以及与尿样中 NO 途径中涉及的关键代谢物相关的代谢组学和蛋白质组学分析，并将其与健康儿童进行比较。 这项研究将使临床医生有可能对疑似胎儿酒精谱系障碍的儿科患者采用非侵入性筛查工具，并考虑早期发育干预。

方法：将从 Glenrose 康复医院的 FASD 门诊招募 10 名被诊断患有 FASD 的 5-16 岁儿童。 将通过 HICUPP 健康儿童登记处 (Pro00056156) 招募 10 名年龄范围相同的健康儿童。

研究人员将通过将带有一次性泡沫橄榄（DirectMed Inc.，Glen Cove，NY）的惰性 NO 采样管插入孩子的鼻孔来测量鼻腔 NO 水平，同时对侧鼻孔保持打开状态。 然后，化学发光分析仪将以 0.3 升/分钟的恒定速率从鼻子中采集空气，该分析仪提供以十亿分之一 (ppb) 为单位的鼻腔 NO 水平测量值。 所有鼻腔 NO 测量都将在受试者坐下时进行。

将使用 NO 分析仪（CLD 88 SP，ECO PHYSICS AG，Duerten，Switzerland）进行测量。 分析仪将根据制造商的规格进行校准。 将使用 velum-closure 技术进行测量，通过固定电阻器（一次性纸板圆筒，开口为 1 毫米；DirectMed Inc.，Glen Cove，NY）呼气 20-40 秒或通过派对礼品吹气玩具具有相当的呼气阻力。 两种类型的电阻器都需要轻微鼓起脸颊以产生 > 5 cm H2O 的口腔压力，该压力足以关闭软腭。 演习将根据 ATS/ERS 指南进行。 对于不配合上述操作的患者，将使用潮式呼吸采样进行测量。

检查员会将测得的 NO 水平直接输入计算机文件，该文件将以加密格式保存在 Glenrose 康复医院受密码保护的计算机上。 不会输入参与者姓名或电话号码等识别信息。 每个参与者将被分配一个编号而不是姓名，该编号将被记录下来。 其他识别信息，如孩子的性别、年龄和诊断，也将使用数字进行编码。

根据所提供的信息，将对协变量进行统计分析，将 FASD 患者的测量 NO 水平与健康对照进行比较（参考范围为 Mateo 2011 和 Marthin 2011 中公布的正常值）。

除了鼻腔 NO 测量外，研究人员还将进行代谢组学和蛋白质组学分析，以测量 FASD 患者尿液中关键代谢物和蛋白质的水平。 这些将与健康的对照进行比较，以进一步探索纤毛受累的假设。 代谢组学分析将用于测量 NO 途径中涉及的关键代谢物（精氨酸、瓜氨酸、鸟氨酸、不对称二甲基精氨酸）以及可溶性 NO 副产物（硝基酪氨酸、硝基色氨酸和 3-硝基-4-羟基苯乙酸）。 将进行额外的代谢组学研究以寻找改变的 β-氧化标记物（酰基肉碱），这些标记物可能受到纤毛功能障碍、维生素水平（尤其是 维生素 A 及其副产物）以及尿液中儿茶酚胺的变化（由于纤毛影响的神经元功能改变）。 代谢组学分析将使用基于 MS 的靶向代谢组学方法进行。 研究人员还将对 FASD 患者的尿液进行蛋白质组学分析，以测量关键纤毛蛋白的变化，即多囊蛋白 1 (PC-1)（PC-2、TRPV4、P2Y12、纤维囊蛋白）以及乙酰化 α-微管蛋白，并将它们进行比较对一群健康儿童的价值观。 蛋白质组学分析将包括基于 MS 的蛋白质组学和免疫测定的组合。

将使用 PASW Statistics Version 19 (SPSS Inc., 2010) 分析数据。 对于所有分析，Alpha 将设置为 0.05。 将计算每次测量中得分高于和低于年龄以及基于常模的临界值的儿童百分比。

为确定两组（FASD、健康对照）的测量水平是否不同，将使用组作为受试者间因素对子量表分数进行多变量方差分析 (MANOVA)。

注意到样本量很小，研究人员将报告 NO 水平和代谢组学分析的组间效应量，以及效应量的 95% 置信区间。 假设是各组之间存在差异；鉴于调查人员无法证明无效（即，缺乏统计显着性发现将无法证明假设），调查人员将使用此效果大小来估计效果。 然而，假设与健康对照相比，FASD 儿童的鼻腔 NO 水平和与 NO 相关的关键代谢物将减少。

研究完成后，去识别化数据将保存在受密码保护的计算机上的加密文件中至少五年。