基于液相色谱-质谱联用技术的结核性脑膜炎患者蛋白质组学和代谢组学的初步研究

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目的:
  1.采用非标记(Label-free)定量的蛋白质组学技术,分析结核性脑膜炎患者和病毒性脑膜炎患者的脑脊液和血清中蛋白质的改变,为筛选结核性脑膜炎的潜在体液生物标志物提供有价值的理论依据。
  2.采用超高液相色谱-质谱联用技术对结核性脑膜炎患者和非结核性脑膜炎患者的脑脊液和血清进行非靶向代谢组学的研究,分析其代谢物的改变,为结核性脑膜炎的鉴别诊断提供新的思路。
  方法:
  1.第一部分:采用液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)的非标记(Label-free)定量蛋白质组学研究方法,比较结核性脑膜炎组(n=15)和病毒性脑膜炎组(n=11)患者脑脊液和血清中的蛋白图谱,筛选结核性脑膜炎患者脑脊液和血清中的差异蛋白,并通过生物信息学分析对差异蛋白进行功能注释和通路分析。
  2.第二部分:采用超高液相色谱-质谱联用技术(UPLC-MS)的非靶向代谢组学研究方法,比较结核性脑膜炎组(n=20)和非结核性脑膜炎组(对照组,n=20)患者的脑脊液和血清中的代谢图谱,选择正交偏最小二乘辨别分析(OPLS-DA)模型筛选结核性脑膜炎患者脑脊液和血清中的差异性代谢物质。
  结果:
  1.蛋白质质谱数据经数据库检索分析,首先在两组患者脑脊液中共鉴定出50种差异蛋白,其中12种蛋白在结核性脑膜炎患者脑脊液中表达上调,38种蛋白在结核性脑膜炎患者脑脊液中表达下调。对这50种差异蛋白进行生物信息学分析,结果显示这些蛋白参与的通路主要与补体和凝血级联反应相关。其次在两组患者血清中共鉴定出15种差异蛋白,其中11种蛋白在结核性脑膜炎患者血清中表达上调,4种蛋白在结核性脑膜炎患者血清中表达下调。对这15种差异蛋白进行生物信息学分析,结果显示这些蛋白的参与的通路主要与朊病毒病、补体与凝血级联反应和系统性红斑狼疮相关。将上述结果进行汇总,脑脊液和血清中均有的差异蛋白是胎球蛋白B(Fetuin-B)和维生素E结合糖蛋白(Afamin),且均在结核性脑膜炎患者中表达上调。
  2.代谢质谱数据经正交偏最小二乘辨别分析(OPLS-DA)模型分析,首先在两组患者脑脊液中总共发现10种差异性代谢物质,它们分别是L-异亮氨酸(L-Isoleucine)、L-苯丙氨酸(L-Phenylalanine)、L-犬尿氨酸(L-Kynurenine)、L-蛋氨酸(L-Methionine)、L-酪氨酸(L-Tyrosine)、二甲基甘氨酸(Dimethylglycine)、L-丙氨酸(L-Alanine)、L-苏氨酸(L-Threonine)、L-组氨酸(L-Histidine)和L-赖氨酸(L-Lysine),且在结核性脑膜炎患者脑脊液中均表达上调。其次在两组患者血清中总共发现18种差异性代谢物质,包括溶血磷脂酰乙醇胺、溶血磷脂酰胆碱、不饱和脂肪酸和氨基酸等,其中7种代谢物在结核性脑膜炎患者血清中表达上调,11种代谢物在结核性脑膜炎患者血清中表达下调。将上述结果进行汇总,在脑脊液和血清中均有的差异代谢物是L-异亮氨酸、L-赖氨酸和L-丙氨酸。这3种氨基酸在结核性脑膜炎患者脑脊液中含量升高,而在血清中含量降低。
  结论:
  1.通过对结核性脑膜炎患者脑脊液和血清的非标记(Label-free)定量蛋白质学分析,我们发现了一些与结核性脑膜炎相关的差异蛋白质,并对其进行了生物信息学分析,为筛选结核性脑膜炎的潜在体液生物标志物提供有价值的实验依据。
  2.通过对结核性脑膜炎患者脑脊液和血清的非靶向代谢组学分析,我们发现了一些与结核性脑膜炎相关的代谢物,有助于从分子水平了解和认识结核性脑膜炎的发生机制,且对其诊断和鉴别诊断也有一定的参考价值。
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