轻度认知功能障碍的类风湿关节炎患者血清生物标志物筛选及差异表达蛋白的验证

来源 :陆军军医大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kuaiyu001
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背景:  类风湿关节炎(Rheumatoid arthritis,RA)是一种以对称性多关节肿痛为主要临床表现的系统性、炎症性自身免疫疾病,发病率约为0.5%-1%,是造成人类劳动力丧失的常见原因。RA 在中医属于痹症的范畴,痹症有闭阻不通之意,涉及到肝气不疏,情志失调则可引起一系列神经精神症状,如头痛、抑郁、癫痫发作、认知功能下降等,其中比较常见的是轻度认知功能障碍(Mild cognitive impairment,MCI)。MCI是介于大脑正常衰老和早期痴呆之间的一种状态,是正常老龄化向阿尔茨海默病(AD)发展的过渡期,与年龄相匹配的正常人群相比,MCI患者发生痴呆的风险增加,目前研究认为 MCI以每年 10%~15%的概率向痴呆的转化,第 6 年转化率增长到约 80%。流行病学显示RA患者MCI患病率约为38%~71%,高于相匹配的健康对照组,MCI严重影响了RA患者的生活质量,造成了更多的功能限制。目前MCI的诊断多依靠量表筛查,尚未出现通用的实验室检查指标辅助MCI的诊疗,因此,本课题组采用同质异序标签技术(TandemMass Tags,TMT)联合二维液相色谱-串联质谱(two-dimensional liquid chromatography-tandem mass spectrometry,2D-LC-MSMS)技术对合并MCI的RA患者的血清进行蛋白质组分析,拟寻找血液学标志物,辅助MCI的诊断。  目的:  1、筛选并发MCI的RA患者血清中的差异蛋白,寻找诊断RA患者MCI的血清标志物。  2、验证 TMT技术筛选出的差异蛋白,以评价 TMT技术的可靠性,并探讨该蛋白在RA患者MCI的发病中所起的作用。  方法:  1、筛选MCI的RA患者血清差异表达蛋白  选取MCI的RA患者、认知功能正常(Normal cognitive,NC)的RA患者、健康受试者各12例,收集清晨空腹外周血,离心,取血清。十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)检验血清样品的一致性。采用 TMT 技术进行定量蛋白质组学分析,首先对各组血清进行蛋白定量,随后去除各组血清样本中的高丰度蛋白,再还原、烷基化、酶解,用TMT试剂标记样本,样本混合之后进行强阳离子交换色谱分离,随后进行反向色谱-串联质谱分离和鉴定,将质谱分析产生的原始数据用Proteome DiscovererTM1.4软件进行处理,将实验串联质谱数据与数据库模拟得到的理论质谱数据进行匹配,可得到蛋白质鉴定结果,进而筛选出各组间差异表达的蛋白,进而对差异表达蛋白进行生物信息学分析。  2、验证MCI的RA患者血清差异表达蛋白  选取MCI的RA患者(A组)、NC的RA患者(B组)、健康受试者(C组)各12例,收集清晨空腹外周血,离心,取血清。通过 ELISA 检测上述 3 组受试者血清中的转甲状腺素蛋白(Transthyretin,TTR)、血清对氧磷酶1(Serum paraoxonase,PON1)、人音猬因子(Sonic hedgehog protein,SHH)含量。  结果:  1、MCI的RA患者血清差异表达蛋白筛选结果  1.1.神经心理学测试结果  MCI的RA患者组MoCA总分低于26分,且低于NC的RA组和健康受试组,差异具有统计学意义(p<0.05),NC 的 RA 组和健康对照组的 MoCA 评分差异无统计学意义(p>0.05);三组PHQ-9、GAD-7评分均低于4分,且三组间评分差异无统计学意义(p>0.05),排除了患者的焦虑抑郁,三组受试者日常生活能力评估量表(Activity of Daily Living Scale,ADL)评分均为20分,日常生活能力正常。  1.2.血清样品一致性检验结果  将各组血清样品用于十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE),结果显示各组血清样品之间具有较好的一致性。  1.3.差异表达蛋白筛选结果  TMT联合 2D-LC-MSMS对MCI的RA患者、NC的RA患者、健康受试者血清进行差异蛋白筛选,将处理结果在蛋白质数据库里搜索并进行数据处理后,以倍数变化上调大于1.2或下调大于0.83认为是差异蛋白,总共鉴定出可信蛋白744个,动态变化中蛋白158个;MCI的RA患者组较NC的RA患者组有35个差异表达蛋白,其中在MCI的RA患者组表达上调的蛋白有 13个,表达下调的蛋白有 22个;MCI的RA患者组较健康受试组有109个差异表达蛋白,其中在MCI的RA患者组表达上调的蛋白有58个,表达下调的蛋白有51个;NC的RA患者组较健康受试组有70个差异表达蛋白,其在NC的RA患者组表达上调的有47个蛋白,表达下调的有13个蛋白。MCI的RA患者组较NC的RA患者组和健康受试组共有的差异表达蛋白有14个,其中在MCI的RA患者组表达上调的蛋白有8个,表达下调的蛋白有6个。  1.4.生物信息学分析结果  MCI的RA患者组较NC的RA患者组和健康受试组差异表达的14个蛋白的基因本体(Gene Ontology,GO)富集结果显示:共富集到706个生物过程(Biological Process,BP),42个细胞定位(Cellular Component,CC),39个分子功能(Molecular Function,MF)。生物学过程(BP)富集分析显示差异表达的蛋白主要与调节基质粘附依赖性细胞铺展(25%),血小板脱粒(40%),调节体液水平(40%)。在细胞成分(CC)组中,差异表达的蛋白质主要位于细胞外区域(92%)和细胞外膜结合的细胞器(55%)。在分子功能(MF)分类中,发现大多数差异表达的蛋白参与结合(90%),受体结合(40%)和羧酸酯水解酶活性(10%)。信号通路(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG Pathway)分析及富集结果显示:差异表达蛋白主要参与了补体和凝血级联反应、血小板活化、白细胞跨内皮转移、氮代谢、组氨酸代谢、β-丙氨酸代谢等相关的信号通路。蛋白相互作用(protein-protein interactions,PPI)分析结果显示:FGL1, FGB,FGG,FGA和TTR蛋白与其他蛋白质之间有复杂的相互作用关系。  2、差异表达蛋白ELISA验证结果  2.1.三组中PON1、SHH、TTR表达量检测结果  与B组和C组相比,A组血清中SHH和TTR的表达分别上调和下调。差异具有统计学意义(p<0.05),这与蛋白质组学分析结果一致。三组间血清PON1表达差异无统计学意义(p> 0.05)。  2.2.血清SHH、TTR含量与MoCA评分的相关性分析结果  SHH蛋白含量与MoCA认知评分成负相关(r=-0.388,P<0.05),TTR蛋白含量与MoCA认知评分成正相关(r= 0.214,P<0.05)。  结论:  1、本研究摸索并确立了TMT联合2D-LC-MSMS技术研究MCI的RA患者血清差异表达蛋白的实验技术路线,初步建立了MCI的RA患者血清中的差异表达蛋白数据库。  2、初步筛选了MCI的RA患者较NC的RA患者及健康人血清中的差异表达蛋白,并通过生物信息学分析找到了可能与RA患者MCI发病相关的信号通路,为深入研究RA患者MCI发病的机制打下基础。  3、SHH、TTR蛋白可能是MCI的 RA患者潜在的生物标志物,临床上除量表筛查外,联合检测上述蛋白也可能对RA患者MCI的诊断及预防提供帮助,提高诊断的敏感性及特异性。
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