脑性瘫痪（cerebral palsy，CP）是儿童最常见的永久性运动障碍疾病之一，尤其以痉挛性CP为主。痉挛性CP是最常见的临床分型，占80%以上。尽管对脑瘫的临床分型和神经影像学有较深入认识，但其病理机制、早期预测、生物标志物及个体化治疗策略仍严重不足。
代谢组学作为测量生物体内低分子代谢物的技术，可直接反映疾病的表型和细胞功能状态，在神经退行性疾病以及儿童癫痫领域已有突破。脑瘫患儿因肌张力异常、疼痛、体力消耗及并发症，代谢环境可能不同于正常发育儿童，然而血浆整体代谢组学特点尚未报道。
7月2日，发表在BMC Pediatrics杂志的一项病例对照研究，旨在通过非靶向代谢组学全景式扫描，探讨痉挛性脑瘫儿童的代谢特征及其与临床表型的关系，探索潜在生物标志物和疾病机制。
本研究于2020年9月至11月在土耳其Mersin大学附属医院实施。纳入符合诊断标准的痉挛性脑瘫儿童50例（3-10岁，puberty Tanner stage 1），与55名匹配的正常发育儿童作为对照。排除其他类型脑瘫、神经肌肉疾病、肠外营养等影响因素。
采集空腹静脉血样，分离血浆，-80℃保存。采用气相色谱-质谱（GC-MS）进行无靶向代谢组学，数据处理使用MS-DIAL和Metaboanalyst软件，结合主成分分析（PCA）、偏最小二乘判别分析（PLS-DA）及通路富集分析。统计学采用多重比较调整，有效控制假阳性。
研究结果
基本信息
- 患儿以四肢痉挛性（52%）为主，62%为非行走（GMFCS IV-V）组。
- 占三分之一以上使用肠内营养方案。
代谢组学定性分析
共检测到224种血浆代谢物。PCA未发现明显异常值，提示数据质量良好。PLS-DA显示组间差异明显（CP vs. Control R²=0.75），但模型预测能力（Q²<0.27）有限，故辅以单因素统计检验以确认差异物质。
差异代谢物
- 14种代谢物在脑瘫组显著升高，37种显著降低。
- 显著升高的代表物包括木糖醇（xylitol）、磷酸、甲基羟基脲（1-methylhydantoin）、乳酸（pyruvic acid）及甘油-3-磷酸。
- 显著降低的包括一些氨基酸如白氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、丙氨酸等。
- 代谢物变化涉及糖类代谢、三羧酸循环(TCA)、氨基酸及蛋白质合成、谷胱甘肽等多条生物学通路。
图：主成分分析示意图，血浆代谢组整体差异
主要信号通路受累
基于KEGG数据库，脑瘫组血浆代谢物富集于下列关键通路：
- 氨酰tRNA生物合成
- 酪氨酸代谢
- 支链氨基酸白氨酸、异亮氨酸、缬氨酸生物合成
- 丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢
- 精氨酸和脯氨酸代谢
- 三羧酸循环（TCA）
- 半乳糖代谢
- 谷胱甘肽代谢
图：差异通路富集分析散点图和冲击指数
临床亚组代谢差异
- 癫痫合并组（CP+癫痫）与非癫痫组间，24种代谢物显著不同，其中9种升高、15种降低。
- 运动功能较好（GMFCS II-III）与较差组（GMFCS IV-V）间存在11种代谢物显著差异，且均在非行走组升高。
- 癫痫与运动功能状态均对代谢谱有显著影响。
讨论
本研究系统性揭示痉挛性脑瘫儿童血浆代谢组学特征，突出能量代谢和氨基酸合成等多个代谢通路的异常，这与脑瘫患者长期存在的运动障碍、肌肉代谢变化，以及营养不良密切相关。
与之前脑瘫脑组织代谢研究[27]和痉挛性脑瘫治疗相关代谢组研究[28]结果一致，提示谷氨酸、TCA循环相关代谢路径长期参与脑瘫病理进程。癫痫合并的代谢特征与已知癫痫代谢异常[30,38]相吻合，表明代谢组学或可辅助癫痫相关脑瘫的临床分型和治疗响应评估。
非运动功能较差组（GMFCS IV-V）代谢物升高或许反映代谢代偿机制或卧床导致的肌肉分解代谢增加。结合血浆代谢组改变，强调脑瘫儿童营养状况和代谢支持的重要性，未来干预应考虑纠正这些代谢失衡。
当前研究采用科学的质控流程确保数据质量，但样本量有限，尚需多中心、大规模、长期动态队列验证代谢标志物的稳定性和临床适用性。此外，单一代谢库限制了代谢物识别全面性，后续研究可结合多库并纳入其他临床变量。
整体而言，代谢组学分析为脑瘫理解其复杂病理机制提供了新视角，促进早期诊断和精准治疗策略的研发，推动个体化神经康复医学的发展。
原始出处：
Tezol Ö et al. Metabolomics analysis of children with spastic cerebral palsy: a case–control study. BMC Pediatrics. 2025;25(494). https://doi.org/10.1186/s12887-025-05828-w