【研究背景】泌尿系结石是全世界范围内发病率最高的泌尿系统疾病之一。我国最新的横断面流行病学调查结果显示成年人群泌尿系结石的患病率高达6.4%。目前根据泌尿系结石的主要成分,泌尿系结石可以分为草酸钙结石、磷酸钙结石、尿酸结石、胱氨酸结石、黄嘌呤结石、磷酸镁铵结石、碳酸磷灰石结石及尿酸铵结石等等。随着对结石成分的深入研究发现,泌尿系结石的化学成分不仅包括上述晶体,还包括大量的非晶体或有机物质,如蛋白质、脂质、糖胺聚糖、碳水化合物等大分子物质。泌尿系结石的形成过程并不单纯是简单的物理化学过程,同时也是受许多有机物质参与调控的过程。这些有机大分子在泌尿系结石的发生、进展过程发挥了重要的作用。然而目前泌尿系结石的发病机制尚不完全确切。由于蛋白质组学分析技术的不断发展,国内外越来越多学者利用该技术用来分析泌尿系结石中的蛋白质,即结石基质蛋白(Stone matrix proteins,SMP)。目前已有大量文献报道,许多学者已经从结石中分离鉴定出多种蛋白质,且这些蛋白质主要通过参与相关的生物过程,如炎症、免疫反应和急性期反应信号通路等等,这一系列生物过程可能在结石结晶、成核、聚集、生长的过程中发挥关键作用。然而SMP参与泌尿系结石形成的确切机制仍未完全阐明,值得进一步深入研究及探讨。因此鉴定及分析不同结石成分的泌尿系结石中SMP的组成成分及成分异同,探讨SMP在不同结石成分的泌尿系结石的发生、发展中的作用及可能机制,对研究泌尿系结石的发病机制、诊断、治疗、控制复发和预防具有重要的临床和科研价值。【目的】鉴定不同结石成分的泌尿系结石中SMP的组成成分,分析不同结石成分的泌尿系结石中SMP之间的异同,从生物信息学上初步解析SMP在不同结石成分的泌尿系结石的发生、发展中的作用及可能机制,为进一步的机制研究提供理论基础和实验方向。【方法】收集2017年1月至2019年1月广州医科大学附属第一医院通过经皮肾镜碎石取石手术(Percutaneous nephrolithotomy,PCNL)获得肾结石标本,经双蒸水充分洗涤,并将结石晾干,再将结石标本充分研磨后,取些许标本碎末,利用红外光谱分析仪对泌尿系结石标本进行结石成分分析。根据结石的主要成分,分为草酸钙结石组、磷酸镁铵结石组、碳酸磷灰石结石组,每组5个结石标本,共15个结石标本。对每个泌尿系结石标本进行脱矿处理,分离出SMP。采用蛋白质组学非标记定量技术(Label-free)技术鉴定SMP的组成成分及定量SMP的蛋白质表达量,再对鉴定数据进行GO、KEGG Pathway、蛋白相互作用等初步的生物信息学分析。【结果】1.本实验中质谱实验从15个肾结石标本中鉴定出1118个蛋白,鉴定出8000个肽段,是迄今为止文献报道的最丰富的肾结石蛋白质谱。2.草酸钙结石基质蛋白(Ca Ox SMP)的浓度为0.314±0.167μg/mg;碳酸磷灰石结石基质蛋白(CP SMP)的浓度为0.595±0.343μg/mg;磷酸镁铵结石(MAP SMP)基质蛋白的浓度为0.929±0.123μg/mg。3.SMP存在大量炎症相关蛋白,SMP的分子功能主要是蛋白结合。4.在SMP中,钙粒蛋白B(S100A9)和钙粒蛋白A(S100A8)的蛋白质表达量最为丰富。S100A8、S100A9所参与的KEGG通路为IL-17信号通路(hsa04657)。IL-17信号通路(hsa04657)可能与泌尿系结石形成有密切关系,值得进一步研究。5.结合珠蛋白(HP)可能是泌尿系结石形成的关键蛋白,主要作用就是通过与Hb结合从而减少Hb的氧化毒性作用,其抗氧化的保护作用可能是抑制结石形成的一个关键因素。6.骨桥蛋白(SPP1)、腓骨蛋白(FBLN1)仅在CaOx中表达,在CP和MAP中不表达。这两种蛋白可能是CaOx结石的结石标志物。7.本实验中筛选的共同蛋白的KEGG Pathway分析结果最显著是补体和凝结级联(hsa04610)。补体和凝结级联(hsa04610)与泌尿系结石的形成可能有密切关联,值得进一步探究。【结论】1.不同结石成分,SMP的组成成分及蛋白质表达量有所差异。相同结石成分,SMP的组成成分及成蛋白质表达量大致相同。2.SMP存在大量炎症相关蛋白,SMP的分子功能主要是蛋白结合。炎症、损伤及免疫与泌尿系结石形成存在密切关联。