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背景: 类风湿关节炎(Rheumatoid arthritis,RA)是一种以对称性多关节肿痛为主要临床表现的系统性、炎症性自身免疫疾病,发病率约为0.5%-1%,是造成人类劳动力丧失的常见原因。RA 在中医属于痹症的范畴,痹症有闭阻不通之意,涉及到肝气不疏,情志失调则可引起一系列神经精神症状,如头痛、抑郁、癫痫发作、认知功能下降等,其中比较常见的是轻度认知功能障碍(Mild cognitive impairment,MCI)。MCI是介于大脑正常衰老和早期痴呆之间的一种状态,是正常老龄化向阿尔茨海默病(AD)发展的过渡期,与年龄相匹配的正常人群相比,MCI患者发生痴呆的风险增加,目前研究认为 MCI以每年 10%~15%的概率向痴呆的转化,第 6 年转化率增长到约 80%。流行病学显示RA患者MCI患病率约为38%~71%,高于相匹配的健康对照组,MCI严重影响了RA患者的生活质量,造成了更多的功能限制。目前MCI的诊断多依靠量表筛查,尚未出现通用的实验室检查指标辅助MCI的诊疗,因此,本课题组采用同质异序标签技术(TandemMass Tags,TMT)联合二维液相色谱-串联质谱(two-dimensional liquid chromatography-tandem mass spectrometry,2D-LC-MSMS)技术对合并MCI的RA患者的血清进行蛋白质组分析,拟寻找血液学标志物,辅助MCI的诊断。 目的: 1、筛选并发MCI的RA患者血清中的差异蛋白,寻找诊断RA患者MCI的血清标志物。 2、验证 TMT技术筛选出的差异蛋白,以评价 TMT技术的可靠性,并探讨该蛋白在RA患者MCI的发病中所起的作用。 方法: 1、筛选MCI的RA患者血清差异表达蛋白 选取MCI的RA患者、认知功能正常(Normal cognitive,NC)的RA患者、健康受试者各12例,收集清晨空腹外周血,离心,取血清。十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)检验血清样品的一致性。采用 TMT 技术进行定量蛋白质组学分析,首先对各组血清进行蛋白定量,随后去除各组血清样本中的高丰度蛋白,再还原、烷基化、酶解,用TMT试剂标记样本,样本混合之后进行强阳离子交换色谱分离,随后进行反向色谱-串联质谱分离和鉴定,将质谱分析产生的原始数据用Proteome DiscovererTM1.4软件进行处理,将实验串联质谱数据与数据库模拟得到的理论质谱数据进行匹配,可得到蛋白质鉴定结果,进而筛选出各组间差异表达的蛋白,进而对差异表达蛋白进行生物信息学分析。 2、验证MCI的RA患者血清差异表达蛋白 选取MCI的RA患者(A组)、NC的RA患者(B组)、健康受试者(C组)各12例,收集清晨空腹外周血,离心,取血清。通过 ELISA 检测上述 3 组受试者血清中的转甲状腺素蛋白(Transthyretin,TTR)、血清对氧磷酶1(Serum paraoxonase,PON1)、人音猬因子(Sonic hedgehog protein,SHH)含量。 结果: 1、MCI的RA患者血清差异表达蛋白筛选结果 1.1.神经心理学测试结果 MCI的RA患者组MoCA总分低于26分,且低于NC的RA组和健康受试组,差异具有统计学意义(p<0.05),NC 的 RA 组和健康对照组的 MoCA 评分差异无统计学意义(p>0.05);三组PHQ-9、GAD-7评分均低于4分,且三组间评分差异无统计学意义(p>0.05),排除了患者的焦虑抑郁,三组受试者日常生活能力评估量表(Activity of Daily Living Scale,ADL)评分均为20分,日常生活能力正常。 1.2.血清样品一致性检验结果 将各组血清样品用于十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE),结果显示各组血清样品之间具有较好的一致性。 1.3.差异表达蛋白筛选结果 TMT联合 2D-LC-MSMS对MCI的RA患者、NC的RA患者、健康受试者血清进行差异蛋白筛选,将处理结果在蛋白质数据库里搜索并进行数据处理后,以倍数变化上调大于1.2或下调大于0.83认为是差异蛋白,总共鉴定出可信蛋白744个,动态变化中蛋白158个;MCI的RA患者组较NC的RA患者组有35个差异表达蛋白,其中在MCI的RA患者组表达上调的蛋白有 13个,表达下调的蛋白有 22个;MCI的RA患者组较健康受试组有109个差异表达蛋白,其中在MCI的RA患者组表达上调的蛋白有58个,表达下调的蛋白有51个;NC的RA患者组较健康受试组有70个差异表达蛋白,其在NC的RA患者组表达上调的有47个蛋白,表达下调的有13个蛋白。MCI的RA患者组较NC的RA患者组和健康受试组共有的差异表达蛋白有14个,其中在MCI的RA患者组表达上调的蛋白有8个,表达下调的蛋白有6个。 1.4.生物信息学分析结果 MCI的RA患者组较NC的RA患者组和健康受试组差异表达的14个蛋白的基因本体(Gene Ontology,GO)富集结果显示:共富集到706个生物过程(Biological Process,BP),42个细胞定位(Cellular Component,CC),39个分子功能(Molecular Function,MF)。生物学过程(BP)富集分析显示差异表达的蛋白主要与调节基质粘附依赖性细胞铺展(25%),血小板脱粒(40%),调节体液水平(40%)。在细胞成分(CC)组中,差异表达的蛋白质主要位于细胞外区域(92%)和细胞外膜结合的细胞器(55%)。在分子功能(MF)分类中,发现大多数差异表达的蛋白参与结合(90%),受体结合(40%)和羧酸酯水解酶活性(10%)。信号通路(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG Pathway)分析及富集结果显示:差异表达蛋白主要参与了补体和凝血级联反应、血小板活化、白细胞跨内皮转移、氮代谢、组氨酸代谢、β-丙氨酸代谢等相关的信号通路。蛋白相互作用(protein-protein interactions,PPI)分析结果显示:FGL1, FGB,FGG,FGA和TTR蛋白与其他蛋白质之间有复杂的相互作用关系。 2、差异表达蛋白ELISA验证结果 2.1.三组中PON1、SHH、TTR表达量检测结果 与B组和C组相比,A组血清中SHH和TTR的表达分别上调和下调。差异具有统计学意义(p<0.05),这与蛋白质组学分析结果一致。三组间血清PON1表达差异无统计学意义(p> 0.05)。 2.2.血清SHH、TTR含量与MoCA评分的相关性分析结果 SHH蛋白含量与MoCA认知评分成负相关(r=-0.388,P<0.05),TTR蛋白含量与MoCA认知评分成正相关(r= 0.214,P<0.05)。 结论: 1、本研究摸索并确立了TMT联合2D-LC-MSMS技术研究MCI的RA患者血清差异表达蛋白的实验技术路线,初步建立了MCI的RA患者血清中的差异表达蛋白数据库。 2、初步筛选了MCI的RA患者较NC的RA患者及健康人血清中的差异表达蛋白,并通过生物信息学分析找到了可能与RA患者MCI发病相关的信号通路,为深入研究RA患者MCI发病的机制打下基础。 3、SHH、TTR蛋白可能是MCI的 RA患者潜在的生物标志物,临床上除量表筛查外,联合检测上述蛋白也可能对RA患者MCI的诊断及预防提供帮助,提高诊断的敏感性及特异性。