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背景特发性黄斑前膜(idiopathic epiretinal membrane,iERM)是一种发生在黄斑区视网膜表面的眼部纤维化疾病,其本质是由视网膜细胞和细胞外基质(extracellular matrix,ECM)在视网膜表面经过纤维化的过程形成的纤维细胞增殖膜。增殖膜会随着病情进展增厚并对视网膜牵拉,严重影响视功能。目前关于iERM的治疗共识认为只有在严重影响视力或者引起中度视物变形时才能达到手术指征。在疾病早期尚无有效干预手段,并且视功能发生不可逆损伤的节点难以确认,手术治疗效果将会受到严重影响。因此亟需深入探索iERM的纤维化发展机制,寻找非手术治疗方法。纤维化是一种组织受损后的异常修复过程,涉及许多复杂的信号网络,破解其中的致病通路一直是治疗全身纤维化疾病的难题。迄今为止发现的iERM潜在生物标志物和治疗靶点基本局限在一些纤维化诱因,比如炎症和免疫相关的蛋白。关于iERM纤维化过程所涉及的具体关键蛋白以及信号通路鲜有报道。蛋白质组学可以筛选和量化疾病特异的蛋白质分子,从而深入了解疾病机理。磷酸化蛋白质组学能够在蛋白质翻译后修饰的层面揭示各种病理过程的关键网络。纤维化过程的主要信号通路需要磷酸化进行调节,磷酸化蛋白质组学已经在抗纤维化疾病的研究中揭示了关键激酶以及抗纤维化介质发挥作用的机制。目前尚未将其应用于iERM。iERM的研究需要收集人眼标本,玻璃体与视网膜相邻,通常将其作为研究视网膜疾病的理想介质。将磷酸化蛋白质组学应用于玻璃体的研究仅有1篇报道,并且数据有限。进一步鉴定iERM患者玻璃体中与纤维化密切相关的蛋白质并探索关键磷酸激酶对于寻找iERM的潜在治疗靶点具有重要的科学意义。目的通过基于串联质量标签(tandem mass tags,TMT)的定量蛋白质组学和高通量磷酸化蛋白质组学对iERM患者的玻璃体进行表征,寻找潜在的生物标志物和治疗靶点。方法1.纳入需要手术的25例iERM患者和15例特发性黄斑裂孔(idiopathic macular hole,iMH)患者。在行玻璃体切除术时收集玻璃体标本800μl。随机将每组内5个玻璃体标本混合成1个生物学重复。iERM组和iMH组分别有5个和3个生物学重复。2.对玻璃体标本进行蛋白提取、胰酶酶解、TMT标记、高效液相色谱法分级、修饰富集、液相色谱-串联质谱分析。对差异表达蛋白进行平行反应监测(parallel reaction monitoring,PRM)靶向验证,对磷酸化位点的上游激酶进行激酶预测。通过文献搜索分析差异表达的蛋白质和磷酸化蛋白质与iERM的关联,寻找可能的潜在生物标志物和治疗靶点。结果1.蛋白质组一共鉴定到878个蛋白,具有5953种独特肽段。鉴定蛋白质的亚细胞定位分析显示超过69%的玻璃体蛋白被鉴定为细胞外或跨膜结构域。发现iERM组相对iMH组有33个蛋白显著上调,17个蛋白显著下调。对iERM中显著上调的蛋白进行富集分析发现涉及的生物过程包括ECM组织、胶原原纤维组织、单糖生物合成过程、果糖代谢过程和己糖生物合成过程等,KEGG富集通路包括黏着斑、ECM-受体相互作用、磷酸戊糖途径、果糖和甘露糖代谢、碳代谢等。2.将19个目的蛋白在8个样品中进行了PRM定量。结果显示定量到了11个蛋白,其中生腱蛋白C(tenascin-C,TNC),Galectin-3结合蛋白(galectin-3-binding protein,LGALS3BP),6-磷酸葡萄糖异构酶(glucose-6-phosphate isomerase,GPI),神经丝氨酸蛋白酶抑制剂(neuroserpin,SERPINI1),Ⅺ型胶原α1(collagen alpha-1(Ⅺ)chain,COL11A1)和Ⅱ型胶原α1(collagen alpha-1(Ⅱ)chain,COL2A1)经验证在iERM显著上调。3.磷酸化蛋白质组一共鉴定到213个蛋白上的401个修饰位点。鉴定蛋白质的亚细胞定位分析显示超过59%的玻璃体内蛋白被鉴定为细胞外或跨膜结构域。发现iERM组相对iMH组有17个蛋白和20个修饰位点显著上调,有7个蛋白和7个修饰位点显著下调。对iERM中显著上调的磷酸化蛋白进行富集分析,发现KEGG富集通路包括PI3K-Akt信号通路,粘着斑和ECM-受体相互作用。激酶预测分析总共预测到241个蛋白激酶与项目鉴定到的98个蛋白质上149个磷酸化修饰位点之间的1515个调控关系。丝裂原活化蛋白激酶活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase-activated protein kinase,MAPKAPK)3和MAPKAPK5,被预测为iERM玻璃体中的主要激酶。4.差异表达的蛋白和磷酸化蛋白中有26个可能与iERM纤维化密切相关。结论1.我们的研究筛选出TNC,LGALS3BP,GPI,SERPINI1,COL11A1和COL2A1作为iERM可能的潜在生物标志物或治疗靶点。2.激酶活性预测表明MAPKAPK3和MAPKAPK5是iERM中主要激活的激酶。3.纤维化相关的差异蛋白在iERM的致病机制中值得重视。4.这些结果广泛扩展了玻璃体蛋白质组学的研究结果,并且提供了目前最全面的玻璃体磷酸化蛋白质组学数据。