新生大鼠高氧急性肺损伤及神经肽P物质干预机制的代谢组学及蛋白组学研究

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第一部分基于多组学对新生大鼠高氧急性肺损伤的机制探究目的:本部分拟通过建立新生Sprague-Dawley(SD)大鼠高氧急性肺损伤模型,基于代谢组学和蛋白组学拟探究高氧诱导急性肺损伤的重要关键通路和生物标志物。方法:SD新生大鼠建模,分为高氧组和空气组,处死后取全肺组织标本,检测IL-6,IL-1β,TNF-α,MDA,GSH水平和SOD活力;并基于UPLC-MS技术进行代谢组学检测,基于i TRAQ技术进行非靶向蛋白组学检测及PRM靶向蛋白组学验证,并进一步生物信息学分析。结果:与空气组比较,病理学观察到高氧组新生SD大鼠的肺组织肺泡腔内出血,有渗出液,肺间质增厚,有大量炎性细胞浸润。ELISA结果表明,与空气组比较,高氧组IL-6、IL-1β、TNF-α、MDA显著升高,SOD活力、GSH显著减低。通过代谢组学的手段,发现高氧下新生SD大鼠肺脏组织中代谢物显著变化,参与6条可能的代谢途径,包括ABC转运体、不饱和脂肪酸生物合成、花生四烯酸和代谢、牛磺酸和亚牛磺酸代谢、视黄醇代谢和亚油酸代谢。多因素Logistics分析和ROC曲线分析发现,二十碳五烯酸(ω-3多不饱和脂肪酸)是潜在的生物标记物。通过蛋白组学分析,两组差异蛋白共有247个,高氧组上调117个,下调130个,参与的生物学过程主要有应激反应、对损伤应答的调节等,分子功能主要有氧气转运、抗氧化作用、蛋白结合、肽酶调节等,参与的通路主要有氧化磷酸化、补体通路,脂代谢、谷胱甘肽代谢等。NADH脱氢酶复合体I-α亚单位2是潜在生物标记物。结论:本部分观察到明显的高氧诱导肺损伤变化,通过代谢组学和蛋白组学发现多条重要通路,二十碳五烯酸(ω-3多不饱和脂肪酸)和NADH脱氢酶复合体Ⅰ-α亚单位2是潜在生物标记物。第二部分神经肽P物质干预高氧诱导大鼠急性肺损伤模型的探索性实验室研究目的:本部分为课题组连续性探索性研究,旨在通过代谢组学和蛋白组学更加完善详细的阐述神经肽P物质治疗肺损伤的可能机制。方法:增加1组SP组动物建模,数量及建模方式与其他组一致。SP干预组予腹腔注射SP(Substance P acetate salt hydrate,Sigma)1mg/kg。其他建模、病理、ELISA、代谢组学和蛋白组学方法同前述。结果:关键通路包括:不饱和脂肪酸的生物合成、代谢物通路、硫胺素代谢通路、泛酸和CoA的生物合成、酰胺-tRNA的生物合成、β-丙氨酸代谢、嘌呤代谢和黑素合成通路。共发现23个差异蛋白,其中上调蛋白7个,下调蛋白16个。经PRM蛋白验证,共检测出1个重要差异蛋白-碳酸酐酶1。进一步文献检索分析,发现碳酸酐酶Ⅰ-硫胺素代谢通路是SP改善高氧急性肺损伤的可能关键代谢-蛋白通路。结论:碳酸酐酶Ⅰ-硫胺素代谢通路是SP改善高氧急性肺损伤的可能关键通路。
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