神经管畸形是危害人类健康最严重的先天性畸形，属于世界卫生组织常规监测的畸形之一^[1]。虽然孕期补充叶酸可以使神经管畸形的发生率有所降低，但由于神经管畸形是复杂的多基因疾病，由环境和遗传因素共同作用所致，单纯补充叶酸很难预防所有神经管畸形的发生。血清甲胎蛋白（AFP）是常见的脊柱裂产前筛查标志物，但其准确性不如羊水，且特异性较差，而且正常胚胎发育早期也会出现AFP明显增高，故不能作为早期诊断指标。因此研究神经管畸形在胚胎早期的诊断方法，发现新的诊断标志物，使其在严重结构异常或神经系统发生不可逆损伤之前获得诊断具有十分重要的意义。血清铜蓝蛋白（serum ceruloplasmin，sCP）在分子结构方面既是一种铜蛋白，又是一种糖蛋白；在功能方面不仅起到运输铜的作用，是一种酶，而且是一种急性期反应蛋白^[2]。以前主要是将sCP作为肝豆状核变性^[3,4]、遗传性铜蓝蛋白缺乏症和Menkes综合征^[5]等疾病的诊断指标。后来发现sCP在肿瘤患者（肝癌、肺癌、胃肠癌、白血病等）血清中明显升高，成为肿瘤诊断和预后判断的标志物^[6,7]。近年来，越来越多的研究发现sCP在许多神经相关性疾病（帕金森病、阿尔茨海默病等）中的表达明显异常，并与疾病进程明显相关，可以作为病程判定和病因探讨的重要指标^[8,9]。在妊娠相关性疾病中有人对唐氏综合征和先兆子痫孕妇血清进行筛查，发现sCP明显增高^[10,11,12]，然而sCP酶活性的变化在神经管畸形孕妇中尚未见报道。因此，本实验通过检测神经管畸形动物模型血清铜含量和sCP酶活性，探讨血清铜和sCP是否可以作为神经管畸形胚胎早期的诊断标志物。

本实验在中国医科大学附属盛京医院卫生部小儿先天畸形重点实验室完成，研究符合所在单位实验动物伦理委员会制定的伦理学标准。

神经管畸形一直是国内外研究的重点和难点课题，这主要是由于神经损伤的修复极其困难。因此，研究神经管畸形的胚胎早期诊断的方法，使其能够在严重结构异常或神经不可逆损伤之前获得诊断，制定畸形的胚胎早期治疗和预防新策略，对于减少畸形的致残率具有极其重要的意义。利用反式维甲酸致畸的显性脊柱裂模型具有致畸率高、畸形与人类相似、易重复等优点^[13]，目前仍是研究先天畸形发生机制的重要方法。AFP是临床产前筛查神经管畸形等胎儿畸形的常规标记物之一，在维甲酸致畸的脊柱裂模型和人类脊柱裂中均可发现羊水AFP异常升高^[14]。An等^[15]利用iTRAQ技术筛查维甲酸致畸的脊柱裂模型孕鼠血清发现PCSK9蛋白水平显著降低，同时在孕妇血清得到相同的验证结果，说明atRA诱导产生的大鼠脊柱裂模型可以成为研究NTDs的胚胎期病理发生机制的可靠模型。

铜是一种具有基本生物功能的氧化还原活性金属。铜蓝蛋白结合了动物血清中95%以上的游离铜，自由铜通常维持在极低浓度的结合蛋白、分子伴侣蛋白的分子内或亚细胞内，铜蓝蛋白可为机体各种细胞提供最优先的铜源^[16]，并通过对铜原子的结合与释放来调节在各组织器官的分布及平衡。许多研究证明，金属离子在胎儿发育过程中起着重要的作用，其代谢异常本身就会引发各种先天畸形^[17,18,19]。在孕中期怀有神经管畸形胎儿的孕妇血清中已有学者证明血清铜含量明显升高^[20,21]，而本实验在孕中期雌鼠血清中得到了验证。但Mcmichael等^[22]得到的结果与我们不一致。同时也有国外文献报道，在孕妇分娩后不超过2 h内抽取孕妇外周血检测血清铜含量，发现神经管畸形组与正常对照组血清铜含量无明显差别^[23]，这与本实验结果一致。这也证明通过atRA致畸的脊柱裂模型表现出与人类先天性显性脊柱裂高度相似的临床学特征。更为重要的是我们在雌鼠孕第10天，即胎鼠开始神经管闭合阶段给予致畸剂后，于第11天即可观察到胎鼠骶尾部神经管未闭合，同时孕鼠血清中铜离子的浓度即开始有显著性增加，在第12天血清铜离子含量增加到最大。由于目前对神经管畸形的诊断主要靠超声和磁共振等影像学方法，对于脊柱裂的诊断到17~18周才达到最佳效果^[24]。而本研究在Wistar大鼠atRA致畸的胎鼠脊柱裂模型中发现骶尾部神经管闭合的窗口期（E11~E12）即发现了血清中铜离子的改变，因此为临床筛选合适的早期诊断神经管畸形的新指标提供了新的思路。

铜蓝蛋白是由肝脏合成的唯一蓝色蛋白质，除了具有氧化酶活性，还有抗氧化作用^[25]，作为体内重要的抗氧化因子之一，具有缓解氧化应激反应的作用，是衡量体内氧化应激水平的重要血浆标志物之一。而氧化应激损伤是导致糖尿病孕妇的胎儿发生神经管畸形的重要原因^[26]。此外，作为一种急性期反应蛋白，铜蓝蛋白可反映机体急性和慢性炎症^[27]。本研究通过对脊柱裂模型孕鼠sCP氧化酶活力的测定，发现了在脊柱裂模型孕鼠血清中铜蓝蛋白酶活性显著升高，其中孕第12、14、16天明显升高，预示sCP酶活性的改变可能在神经管畸形早期诊断中具有潜在价值。

然而，脊柱裂模型孕鼠体内增高的sCP来自何处？推测可能如下：在肿瘤研究中已证实，恶性肿瘤患者血清中铜离子含量增高可代偿性引起肝脏铜蓝蛋白合成增多。同时由于许多神经管畸形胎儿的脑脊液与羊水相通，脉络丛合成的铜蓝蛋白可以直接进入羊水中，导致羊水铜蓝蛋白含量增加，进一步导致孕妇血清中铜蓝蛋白含量升高。由于铜蓝蛋白是体内铜离子代谢的重要蛋白质，其功能异常必然导致铜离子代谢异常，Ramos等^[28]在全铜蓝蛋白暴露24 h以上，通过原子吸收法检测发现细胞内铜离子增加明显。而且已经有研究证明铜离子在胚胎发育过程中具有重要作用，单纯铜离子缺乏或过多均可导致胎儿神经系统发育异常^[20]。另外，我们之前的研究利用miRNA芯片和定量PCR方法发现miRNA142-3p在神经管畸形孕妇血清中有特异性表达异常^[29]，而铜蓝蛋白是miRNA142-3p的下游靶基因，说明铜蓝蛋白的基因通路存在异常，因此从基因通路角度也说明铜蓝蛋白很可能成为神经管畸形诊断的特异性分子标志物。

综上所述，血清铜和sCP酶活性可能与胚胎神经管畸形存在密切联系。异常表达的铜离子可能是诱发神经管畸形的因素之一，而血清铜和sCP能否作为产前筛查的实验室指标还需要大量的研究验证。