蛋白组学分析揭示了巨噬细胞抗脊柱结核过程中的关键分子机制

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目的:脊柱结核是一种慢性传染病,从发病到诊断的时间可能从几周到几年不等。其表现取决于几个因素,包括疾病的严重程度和持续时间,以及是否存在并发症。另外,脊柱结核可导致脊柱侧弯畸形和永久性神经功能障碍等严重的健康后果,它是导致瘫痪的常见原因,严重影响患者的生存和疾病预后。给现代社会带来巨大的负担。因此,改善脊柱结核的治疗,帮助提高患者的生活质量仍然是一个挑战,值得关注。方法:本研究采用液相色谱-串联质谱联用法对5个脊柱结核组织和5个椎间盘突出组织进行蛋白组学分析,定量有意义蛋白质,考虑正常椎间盘组织无法获取,故以退变椎间盘作为对照。接着,通过生物信息学分析(差异表达分析,免疫微环境分析,关键蛋白鉴定,GO/KEGG富集分析),鉴定脊柱结核发病的关键免疫分子机制。最后,以脊柱结核与椎间盘退变患者的椎间盘组织为实验对象,通过免疫组化染色实验验证关键蛋白的表达。结果:蛋白组学分析共鉴定1965个蛋白,其中有216个免疫相关蛋白。通过差异表达分析鉴定42个免疫相关蛋白存在差异表达,其中上调蛋白39个,下调蛋白3个。GO和KEGG富集分析发现差异性免疫相关蛋白主要富集在生物过程中,即中性粒细胞脱颗粒、体液免疫反应、对细菌感染的防御反应、炎症反应的调节、细胞因子产生的正向调节和吞噬作用。蛋白质主要存在于分泌颗粒、三级颗粒、细胞外基质、含胶原蛋白的细胞外基质、囊泡腔、细胞质囊泡腔(细胞成分)中。分子功能分析表明,该蛋白主要进行细胞粘附分子结合、寡糖结合、胶原蛋白结合、补体结合和糖胺聚糖结合。此外,KEGG富集分析结果表明,这些蛋白主要富集在NOD样受体信号通蛋白组学分析揭示了巨噬细胞抗脊柱结核过程中的关键分子机制2021届硕士学位论文路、Fc gamma R介导的吞噬作用、结核病、白细胞跨内皮迁移和趋化因子信号通路中。通过进一步免疫相关生物信息学分析和筛选,确定了CYBB、MMP9、CXCL10为关键蛋白,而这3个关键蛋白表达水平均大于对照组,并且与巨噬细胞密切相关。另外,我们利用GO/KEGG富集分析来了解三个关键蛋白与巨噬细胞的关系。GO功能富集分析提示三个关键蛋白主要的生物进程与炎症反应相关,并且定位在第三颗粒。KEGG主要富集在IL-17信号通路、TNF信号通路和白细胞跨内皮迁移信号通路。免疫组化染色实验鉴定CYBB、MMP9、CXCL10在脊柱结核椎间盘组织中明显表达增高,并且定位于多核巨噬细胞中。结论:巨噬细胞对防御结核病感染至关重要。在本研究中,我们鉴定并探讨了关键蛋白CYBB、MMP9和CXCL10在结核病发病过程中的作用。我们的研究结果表明,这些关键蛋白是巨噬细胞抵抗结核病的原因。它们主要通过白细胞跨内皮迁移信号通路、IL-17信号通路和TNF信号通路参与抗结核活性。因此,CYBB、MMP9和CXCL10可作为未来脊柱结核治疗的分子靶点。
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