解析：根据最新更新的BLRV，在儿童铅暴露期间鉴定和验证了新型血浆细胞因子

解析文章：《Novel plasma cytokines identified and validated in children during lead exposure according to the new updated BLRV》

链接：https://www.nature.com/articles/s41598-024-81215-2

背景

铅（Pb）是一种普遍存在的环境污染物，对人类健康构成显著威胁，特别是对儿童而言。铅的神经毒性和免疫毒性已广为人知，可能导致儿童发育、认知和行为障碍。尽管已有大量研究，但铅毒性的机制仍不完全清楚。细胞因子作为免疫反应和炎症过程中的关键因素，近年来被视为铅毒性的潜在生物标志物。随着美国疾病控制与预防中心（CDC）将血铅参考值（BLRV）更新为3.5 ?g/dL，探索新型生物标志物和机制的需求变得更加迫切。

方法

本研究招募了100名1至5岁的健康儿童，根据BLRV分为两组：高BLRV组（≥3.5 ?g/dL）和低BLRV组（<3.5 ?g/dL）。研究分为两个阶段：发现阶段和验证阶段。在发现阶段，使用RayBio? Human Cytokine Antibody Arrays G Series 2000试剂盒分析血浆样本中的细胞因子水平，该试剂盒能够检测174种人类细胞因子。在验证阶段，通过酶联免疫吸附试验（ELISA）对9种显著差异的细胞因子进行验证。此外，还进行了蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络分析、基因本体论（GO）富集分析和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析，以探索显著差异表达蛋白（DEPs）的作用。

实验

样本收集与处理

从每个参与者处采集静脉血样本，用于测量铅水平和分离血浆。血铅水平通过火焰原子吸收光谱法测定。血浆样本存储在-80℃条件下，以备后续分析。

细胞因子检测

RayBio? Human Cytokine Antibody Arrays G Series 2000试剂盒

品牌与货号：RayBiotech，货号AAH-CYT-G2000-8

产品名称：Human Cytokine Array G2000

作用：该试剂盒能够同时检测多种人类细胞因子，为高通量筛选和定量分析提供了便捷的方法。在本研究中，它用于发现阶段，帮助研究者快速识别出与铅暴露显著相关的细胞因子。

价值：

高通量：能够同时检测174种细胞因子，大大提高了研究效率。

高灵敏度：能够准确测量低浓度的细胞因子，有助于发现细微的生理变化。

可靠性：经过严格的质量控制，确保结果的准确性和可重复性。

易用性：操作简便，减少了实验过程中的误差和不确定性。

在发现阶段，使用RayBio? Human Cytokine Antibody Arrays G Series 2000试剂盒对随机选取的4名高BLRV儿童和4名低BLRV儿童的血浆样本进行分析。结果显示，IL-6、IL-8和IL-17水平显著升高，而BDNF、BMP-4、IGF-1、IL-7、IL-10和Leptin水平显著降低。

验证阶段

在验证阶段，通过ELISA对发现阶段中显著差异的9种细胞因子进行进一步验证。ELISA结果证实了发现阶段的发现，即高BLRV组儿童的IL-6、IL-8和IL-17水平显著高于低BLRV组，而BDNF、BMP-4、IGF-1、IL-7、IL-10和Leptin水平则显著低于低BLRV组。

统计分析

使用t检验、卡方检验、Pearson相关性和多元逻辑回归分析等方法对数据进行统计分析。结果显示，这些细胞因子与BLRV之间存在显著的相关性，而与年龄、性别和BMI无显著相关性。

生物信息学分析

PPI网络分析：使用STRING在线工具分析DEPs的PPI网络，结果显示BDNF、IL-6、IL-7、IL-8、IL-10、IL-17和Leptin等节点蛋白与其他多种蛋白存在强相互作用，表明它们在铅毒性中可能发挥核心作用。

GO富集分析：探索DEPs的生物学功能，结果显示这些蛋白主要涉及“肌管分化负调控”、“神经生长因子信号通路”和“侧枝萌发正调控”等生物过程。

KEGG通路分析：分析DEPs涉及的信号通路，结果显示它们主要富集于“酒精中毒”、“神经营养因子信号通路”和“可卡因成瘾”等通路，提示这些通路可能在铅毒性中发挥重要作用。

结论

本研究首次基于新的BLRV阈值（3.5 ?g/dL），在儿童中探索了血浆蛋白的变化。通过发现和验证阶段的研究，共识别并验证了9种显著差异表达的细胞因子（BDNF、BMP-4、IGF-1、IL-6、IL-7、IL-8、IL-10、IL-17和Leptin）。这些细胞因子不仅可作为铅毒性的生物标志物，还可能在铅诱导的病理过程中发挥关键作用。

铅毒性机制复杂且尚未完全阐明，涉及多个基因和通路。本研究通过生物信息学工具（如GO和KEGG分析）为揭示铅毒性机制提供了有力支持。研究结果表明，铅暴露可能通过干扰细胞因子网络来破坏免疫平衡和引发炎症反应。这些发现为早期检测和干预铅暴露提供了科学依据，并有助于进一步研究铅暴露与免疫失调及神经功能障碍之间的机制联系。

讨论

细胞因子在铅毒性中的作用：细胞因子作为免疫系统的关键调节因子，在铅毒性中可能发挥多重作用。例如，IL-6和IL-8等促炎细胞因子可能加剧炎症反应和组织损伤，而BDNF和IGF-1等神经营养因子则可能保护神经系统免受铅毒性的损害。

生物标志物的潜力：本研究识别的细胞因子具有作为铅毒性生物标志物的潜力，可用于早期诊断、预后评估和监测铅暴露情况。这些标志物不仅有助于识别高风险人群，还可为制定个性化干预措施提供依据。

研究局限性：本研究存在一些局限性，如横断面设计无法建立BLRV升高与细胞因子变化之间的因果关系、未考虑其他潜在混杂因素（如营养状况、遗传易感性或同时暴露于其他环境毒素）等。未来研究应采用纵向设计并探索更多潜在混杂因素以增强结论的可靠性。

综上所述，本研究通过综合运用高通量筛选技术、生物信息学分析和传统验证方法，在儿童铅暴露领域取得了重要进展。这些发现为深入理解铅毒性机制、开发新型生物标志物和制定有效干预措施提供了有力支持。