血清miRNA标志物：创伤性脑损伤后肥大骨痂形成的新机制与生物标志物发现

《Scientific Reports》：Serum MicroRNA signatures associated with hypertrophic callus formation in polytrauma patients with traumatic brain injury

　　本研究针对创伤性脑损伤（TBI）合并长骨骨折患者中异常骨痂形成的临床难题，通过小RNA测序与生物信息学分析，首次发现一组源于DLK1-DIO3基因组簇（14q32）的血清microRNA（包括hsa-miR-127-3p、hsa-miR-376a-3p等）在肥大骨痂患者中显著上调。功能实验证实hsa-miR-543可抑制RANKL（TNFSF11）表达，提示其通过调控骨代谢通路参与异常骨愈合。该研究为早期预测TBI相关肥大骨痂提供了潜在血清标志物，并为脑-骨轴调控机制提供了新视角。

　　

在骨科创伤救治中，医生们长期观察到一个奇特现象：当患者同时遭受严重创伤性脑损伤（Traumatic Brain Injury, TBI）和长骨骨折时，骨折愈合过程往往出现异常——骨痂（callus）过度增生、愈合加速，甚至伴随异位骨化。这一临床现象自20世纪60年代便有记载，但其分子机制至今未明。传统的观点认为，TBI可能通过释放某种“体液因子”影响骨修复，但数十年来，无论是动物模型还是临床研究，均未能明确关键致病因子或找到可靠的早期预测标志物。

随着非编码RNA研究的深入，微小RNA（microRNA, miRNA）作为基因表达的关键调控者，在骨骼疾病和神经损伤中逐渐受到关注。miRNA是一类长约22核苷酸的单链RNA分子，可通过结合靶基因mRNA的3'-非翻译区（3'-UTR）抑制蛋白质翻译。尽管已有研究分别揭示了骨折愈合或TBI相关的miRNA特征，但二者叠加状态下（即TBI合并骨折伴肥大骨痂）的miRNA动态变化尚未在人体中被系统探索。

在此背景下，奥地利萨尔茨堡帕拉塞尔苏斯医科大学的研究团队在《Scientific Reports》发表了一项突破性研究。他们通过小RNA测序（small-RNA-seq）、生物信息学分析和体外功能实验，首次在TBI合并肥大骨痂患者的血清中鉴定出一组特异性高表达的miRNA。这些miRNA不仅源于染色体14q32的DLK1-DIO3印记基因组簇，且在人脑组织（尤其是垂体）中高度富集。进一步实验表明，其中关键miRNA hsa-miR-543可抑制RANKL（受体激活核因子κB配体，TNFSF11）的表达——该分子是破骨细胞分化的核心调控因子。这一发现为解释TBI相关异常骨愈合提供了新的分子线索，并提出了首个潜在的血清生物标志物组合。

关键技术方法

研究纳入31例患者，分为四组：单纯骨折（Fx）、单纯TBI、TBI+骨折（正常愈合）、TBI+骨折+肥大骨痂（TBI+Fx+Call）。采集伤后24小时、72小时和7天的血清样本，通过小RNA测序筛选差异表达miRNA，并经qPCR验证。利用公共数据库（如miRNA-Tissue-Atlas）分析候选miRNA的组织分布，并通过体外实验（如垂体提取物处理人间充质干细胞、miRNA mimic转染）验证其功能。统计学分析包括主成分分析（PCA）、正交偏最小二乘判别分析（oPLS-DA）等。

研究结果

1. 肥大骨痂患者血清中DLK1-DIO3簇miRNA显著上调

RNA-seq分析显示，TBI+Fx+Call患者血清中7种miRNA（hsa-miR-127-3p、-376a-3p、-411-5p、-431-5p、-487b-3p、-543和-654-5p）在伤后24小时显著升高，且均位于DLK1-DIO3簇。qPCR验证证实其表达在肥大骨痂组中特异性增强，而非簇miRNA（如hsa-miR-1246）未呈现一致趋势。

2. 候选miRNA在垂体组织中高表达且受垂体提取物诱导

组织表达谱分析表明，DLK1-DIO3簇miRNA在脑组织（尤其是垂体）中富集，而骨组织中几乎不表达。体外实验中，垂体提取物（PGE）处理人间充质干细胞（hBMSCs）可显著上调多数候选miRNA的表达，提示垂体可能通过分泌因子调控其释放。

3. hsa-miR-543靶向调控RANKL通路

生物信息学预测显示，hsa-miR-543可结合RANKL的3'-UTR。转染hsa-miR-543 mimic至hBMSCs后，RANKL蛋白水平呈下降趋势，表明该miRNA可能通过抑制RANKL介导的破骨细胞分化参与骨代谢失衡。

结论与意义

本研究首次揭示了TBI相关肥大骨痂患者血清中DLK1-DIO3簇miRNA的特异性高表达模式，并证实其与垂体功能及骨代谢调控网络（如RANKL/RANK轴）的潜在关联。尽管样本量有限（仅3例肥大骨痂患者），但候选miRNA在伤后24小时已呈现显著差异，提示其作为早期预测标志物的潜力。此外，垂体来源的因子可能通过调控循环miRNA影响骨愈合，为“脑-骨轴”理论提供了分子依据。未来需扩大样本验证标志物可靠性，并深入探索miRNA在骨痂异常增生中的因果作用。该研究为临床预警TBI患者骨折愈合风险提供了新思路，也为开发靶向干预策略奠定了理论基础。