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研究目的:代谢综合征(Metabolic Syndrome,Met S)是一组以腹型肥胖、高血压、高血糖及血脂异常为主要临床表现的症候群,但目前发病机制尚不明确。基于“黑箱理论”的组学技术在探索Met S这种发病原因复杂、致病因子众多的疾病中具有优势,在Met S生物标志物的筛选中具有潜力。寻找在Met S的发生、发展过程中发挥重要作用的蛋白质标志物有助于深入解释Met S的发病机制,同时筛选这类蛋白质生物标志物对Met S的早期诊断及其重要结局事件的预防控制具有重要的意义。因此本研究对Met S病例组及其年龄、性别匹配的对照组人群进行血清蛋白质轮廓扫描,建立Met S血清差异蛋白谱;对Met S血清差异蛋白进行通路富集分析和相互作用网络分析,筛选与Met S发生、发展关系密切的关键功能分子作为生物标志物候选。研究内容和方法:1.选择符合纳入标准的Met S病例组和年龄、性别匹配的对照组人群共98对,使用基于二维高效液相色谱/串联质谱联用(Two-Dimensional Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry,2D-LC-MS/MS)的方法进行血清蛋白质组学实验,比较组间蛋白质表达水平,建立Met S血清差异蛋白谱。2.对Met S血清差异表达蛋白质进行生物学功能注释,并进行基于基因本体论(Gene Ontology,GO)的生物学过程(Biological Process,BP),细胞组分(Cellular Component,CC)和分子功能(Molecular Function,MF)富集分析,获得差异表达蛋白质在各类功能的整体分布。3.采用网络分析算法(Analyze Network Algorithm,ANA)进行差异蛋白质相互作用网络分析,并对差异蛋白质作用通路进行富集分析。通过Meta CoreTM软件的Biomarkers Assessment工具筛选潜在生物标志物,对候选标志物进行相互作用网络构建,探讨其与Met S发病的联系。研究结果:1.代谢综合征患者血清差异蛋白质谱的建立:Met S病例组人群(N=98)和匹配对照组人群(N=98)的一般临床资料显示,组间吸烟和饮酒习惯无明显差异,病例对照匹配的设计能够控制吸烟和饮酒对蛋白质组学实验结果的影响。实验的生物学平行重复结果显示,生物样品重复率和仪器检测重复率均接近70%,实验结果稳定可靠,具备较好的样品重现性和时间重现性。通过比较Met S病例组和对照组血清蛋白质的表达水平,最终纳入89种蛋白质组成Met S血清差异蛋白质谱,其中表达水平上调的蛋白质有71个,下调蛋白18个。2.代谢综合征血清差异蛋白功能注释和富集分析:Met S血清差异蛋白功能富集分析显示,差异表达蛋白质主要参与外胚层发育(23%)、细胞骨架形成(21%)、脂质代谢(35%)、蛋白质代谢(8%)以及脂蛋白代谢过程(7%)等生物学过程;细胞组分富集分析结果显示,Met S血清差异表达蛋白质主要组成包括细胞骨架(28%)、非膜细胞器(32%)、核基质(21%)以及脂蛋白颗粒(12%);分子功能富集分析结果显示,Met S血清差异表达蛋白质主要承担结构分子活化(23%)、细胞骨架的结构成分组成(12%)、蛋白结合(3%)、表皮结构组成(2%)、脂肪酶抑制剂活化(2%)、胆固醇结合(2%)、甾醇结合(2%)等3.代谢综合征血清差异蛋白质相互作用网络分析和候选生物标志物筛选:差异表蛋白质进行相互作用网络分析结果显示,89个Met S血清差异蛋白质参与的相互作用网络主要集中在7个网络模块,其中32种蛋白质被视为关键蛋白。通过对差异蛋白进行的通路富集分析,发现差异表达蛋白质主要参与细胞骨架重构、糖及脂代谢调控以及G蛋白信号等生物通路。对89个Met S血清差异蛋白进行了相应的潜在疾病标志物筛选,从差异表达蛋白质中获得了9个与代谢疾病(Metabolic Diseases)相关蛋白质以及3个与Met S相关蛋白质,分别为ACACB(Acetyl-Co A carboxylase 2,乙酰辅酶A羧化酶2)、PRRC2A(又名HLA-B-associated transcript 2,BAT2)、SYNE2(Synaptic nuclear envelope protein2,突触核被膜蛋白2)、VWF(Von Willebrand Factor,血管性血友病因子)、APOC2(apolipoprotein C-II,载脂蛋白C2)、MYH11(Myosin-11,肌球蛋白11)、LMNA(核纤层蛋白,Lamin-A/C)、APOC3(apolipoprotein C-III,载脂蛋白C3)、CAV1(Caveolin-1,微囊蛋白1或小窝蛋白)。LMNA、APOC3及CAV1三种蛋白同时通过了多种筛选方法。研究结论:本研究通过上述研究建立了包括71个上调蛋白和18个下调蛋白共89种蛋白质的Met S血清差异蛋白质谱。通过与既往对代谢系统疾病的蛋白质组学研究比较,本次实验发现了更多数量的差异蛋白,从直观上体现了Met S发病机制、临床症状的的复杂性。差异蛋白中包括16种参与外胚层发育、细胞骨架形成等过程的角蛋白,均呈现病例组上调的趋势,提示Met S患者已经处于一种慢性肝脏脂肪炎性病变的状态。在差异蛋白中有9个与代谢疾病(Metabolic Diseases)相关蛋白质以及3个与Met S相关蛋白质。LMNA、APOC3及CAV1三种蛋白同时通过了多种筛选方法,被视为关键蛋白质,可以作为Met S血清蛋白质生物标志物的候选。