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目的:干眼是发病率极高的眼表疾病,严重者可失明。其中,庞大的糖尿病人群是干眼发病的重要因素:而干燥综合征导致的干眼最为严重。在本研究中,我们尝试建立正常人、糖尿病患者与干燥综合征患者泪液蛋白质组表达谱;发现后两者与正常眼泪液蛋白质组间的差异蛋白质,并尝试找出候选的相关干眼分子标志物;并对上述试验组的蛋白质组定量检测结果和临床资料进行多元相关分析;本研究的相关结果将助于从分子水平阐明于眼病的发病机制,并将对干眼进一步的深入研究提供一些思路。
方法:(1)应用干眼的调查问卷筛选、搜集和记录入选志愿者,分为五组:A组:正常对照组,B组:糖尿病不伴发干眼组,C组:糖尿病伴发干眼组,D组:非干燥综合征干眼组,E:干燥综合征组。(2)二维液相色谱联合质谱(2D-Nano-LC-ESI-MS/MS)分别对五组入选的泪液标本分离和鉴定。(3)应用生物信息学的研究方法对所获的泪液蛋白质组学表达谱进行分析。(4)采用SPSS13.0软件统计包进行统计学分析(p<0.05有统计学意义)。
结果:
1、A组、B组和C组的结果A组、B组和C组患者的年龄和性别无统计学差异(p=0.601),C组患者的糖尿病病史较B组长且空腹血糖水平在三组中最高,最佳矫正视力最低(p=0.000);与A组比较,B组和C组患者的SIT和BUT(p=0.000,0.000)降低,荧光素钠染色得分增高(p=0.000),且C组改变最明显。
A组、B组和C组患者的SchirmerI试纸泪液蛋白质密度分别为0.2028±0.1415μg/mm,0.2668±0.1302μg/mm和1.1905±0.7568μg/mm;组间具有明显的统计学差异(p=0.0003)。其鉴定的蛋白质种类分别为210种、180种和219种。A组、B组和C组的泪液中极酸性蛋白质种类分别为29种(13.81%)、18种(9.95%)和27种(12.44%),极碱性蛋白质分别为19种(9.05%),19种(10.5%)和17种(8.1%)。
对鉴定蛋白质进行亚细胞定位、参与生物过程以及分子功能分析,发现C组定位于细胞内、细胞外、蛋白复合体、细胞器等位置的蛋白种类增加,其中凋亡相关蛋白20种、炎症和免疫相关蛋白12种、单糖和多糖代谢过程的蛋白6种,其蛋白质-蛋白质结合能力、脂质结合能力和离子结合能力均较A组明显上调。
我们还发现索引号为IPI00450309的蛋白IGL@蛋白在A组泪液中未检测到,而在B组和C组泪液中含量呈递增改变。
2、A组、D组和E组的结果A组、D组和E组患者的年龄和性别无统计学差异(p=0.185),E组患者唇腺活检的淋巴细胞计数均超过50个;与A组比较,D组和E组患者的SIT和BUT降低(p=0.000,0.000),荧光素钠染色得分增高(p=0.000),且E组改变最明显。
A组、D组和E组患者的SchirmerⅠ试纸泪液蛋白质密度分别为0.2028±0.1415μg/mm.1.0839±0.8959μg/mm和1.8291±1.7928μg/mm;组间具有明显的统计学差异(p=0.035),而D组和E组间汨液蛋白质密度无统计学差异(p=0.213)。其鉴定的蛋白质种类分别为210种、263种和295种;E组极碱性蛋白质29种,较A组19种明显增加。
对鉴定蛋白质进行亚细胞定位、参与生物过程以及分子功能分析,发现E组定位于细胞内、细胞外、蛋白复合体、细胞器等位置的蛋白种类增加,其中凋亡相关蛋白26种、炎症和免疫相关蛋白12种、参与眼表防御反应的蛋白8种,其蛋白质-蛋白质结合能力、酶抑制因子和氧化酶活性均较A组明显上调,而超氧化物酶活性下调。
我们还发现索引号为IPI00878888的CDNAFLJ78387蛋白质和索引号IP100020091的α-1-ACID糖蛋白2在A组泪液中未检测到,而在E组泪液中含量呈大大增加。
结论:
A组、B组、C组、D组和E组严格按照入选标准和标本采集程序进行,为泪液蛋白质组学实验的进行提供了保证。
蛋白质组学是一门新兴科学,可以从整体、动态、网络的水平上对蛋白质进行研究。本次实验采用的nano-ESI-MS/MS实验技术的检测极为精密,可以达到fmol数量级,这对于鉴定丰度低,但发挥重要作用的蛋白质,如转录因子、信号传导蛋白等很有效。LC与nano-ESI质谱的在线联接推动了纳升级流速毛细管分离柱的应用。纳升级流速色谱不仅节省样品(干眼患者能够采集的泪液量极少)与流动相(减少环境污染),而且还能提高色谱峰的相对强度和检测灵敏度,对鉴定低丰度蛋白质提高表达谱覆盖率有促进作用。本次实验操作过程顺利,获得了质量很高的图谱,从而成功的获得了各组患者泪液蛋白质组的表达谱信息。
糖尿病是干眼病的一个重要影响因素。对于干眼患者,随糖尿病病程的延长、病情的加重,其泪膜稳定性和泪液分泌量明显下降,眼表细胞损伤加重;泪液蛋白质的密度、种类较正常对照组明显增加,并出现细胞凋亡增强、炎症和免疫反应明显、糖代谢紊乱、细胞骨架重塑等过程,为干眼的发生提供了病理依据。IGL@蛋白在糖尿病相关干眼组中大大增加,我们推测该蛋白可能是糖尿病相关干眼的标志性分子,尚需进一步实验验证。
干燥综合征和非干燥综合征性干眼泪液蛋白质的密度、种类较正常对照组明显增加.而干燥综合征组极碱性蛋白质种类增加;干眼患者出现细胞凋亡增强、免疫反应增强、眼表防御屏障破坏、细胞骨架重塑等过程,其中干燥综合征组眼表免疫反应尤其明显.这可能与疾病本身相关。CDNAFLJ78387蛋白质和α-1-ACID糖蛋白2在干燥综合征组泪液中大量增加,推测可能是干燥综合征的特异性分子标志物,尚需进一步研究验证。
总之,本研究获得了较丰富的数据,其相关结果将助于从分子水平阐明干眼病的发病机制,并对干眼进一步的深入研究提供思路。