多囊卵巢综合征患者血浆外泌体的差异蛋白质组学研究

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第一部分研究背景多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)PCOS是引起育龄女性无排卵性不孕的常见病因,严重影响着患者的生育状况、生命质量和远期健康。据统计,全球发病率为6%~10%,呈现逐年升高的趋势。PCOS病因和临床表现的高度异质性导致其临床诊断和治疗方案仍存在诸多争议。以往对PCOS比较蛋白质组学研究大多数是以卵巢组织或者血浆作为研究对象的。外泌体(exosome)是细胞之间物质与能量信息交换的媒介,在机体的多种病理生理学过程中扮演着重要的角色。但是从血浆外泌体角度去研究PCOS相关差异蛋白质组,未见相关报道。研究目的筛选PCOS相关的血浆外泌体差异蛋白质组,从血浆外泌体角度加深对PCOS发病分子机制的认识。研究方法采集PCOS伴高雄激素血症组(PCOS with hyperandrogenemia,PCOSHA)和PCOS不伴高雄激素血症组(PCOS with non-hyperandrogenemia,PCOSNHA)和健康对照组(Control)血浆标本,利用差速离心法提取血浆外泌体,通过Label-free比较蛋白组学技术平台进行差异蛋白质组学分析,筛选可能与PCOS发病分子机制相关的差异蛋白质组,并且对差异蛋白进行生物信息学分析。结果成功提取了血浆外泌体,筛选出51种PCOS-HA/Contol差异蛋白质、39种PCOS-NHA/Control差异蛋白质以及59种PCOS-NHA/PCOS-HA差异蛋白质;通过韦恩图分析,发现了8个PCOS-HA/Contol特异性差异蛋白、6个PCOS-NHA/Contol特异性差异蛋白以及11个PCOS-NHA/PCOS-HA特异性差异蛋白。GO功能注释分析发现不同组间的差异蛋白主要参与生物学调节、细胞过程和应激反应等生物学过程,分布在亚细胞器或者细胞外区域,具有结合活性、分子调控活性和催化活性等分子功能。GO聚类富集分析表明,PCOSHA/Control差异蛋白主要富集在细胞过程、细胞成分的组织与再生过程以及免疫系统过程等生物学过程;PCOS-NHA/Control差异蛋白主要富集在生物调节过程、细胞过程以及代谢过程,按照分子功能则主要富集在结合活性;PCOSNHA/PCOS-HA差异蛋白主要富集在免疫系统生物学过程,按照分子功能主要富集在催化活性。针对差异蛋白的KEGG注释,PCOS-HA/Control和PCOSNHA/Control的差异蛋白,主要富集在人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV)感染细胞信号通路;PCOS-NHA/PCOS-HA的差异蛋白则主要富集在PI3K-Akt细胞信号通路。String相互作用预测结果发现,大部分差异蛋白可能存在直接或者间接的相互作用,并且筛选到3种可能发挥重要调控功能的蛋白质,包括细胞外基质蛋白1(extracellular matrix protein 1,ECM1)、C反应蛋白(C-reaction protein,CRP)和纤连蛋白(fibronectins,FN1),但是仍需要进一步的实验证据。结论1.筛选出与PCOS-HA/PCOS-NHA发病相关的血浆外泌体差异表达蛋白质,并且这些差异蛋白则主要富集在PI3K-Akt细胞信号通路上,为深入研究PCOS的发病机制提供了实验数据;2.筛选出一些与PCOS-NHA或者PCOS-HA特异性的差异蛋白,这些差异蛋白能否成为PCOS鉴别诊断用的生物标记物,仍然需要进行更大规模的实验验证。第二部分研究背景由于蛋白质组学分析时间流程极长,包含了大量影响实验结果的干扰因素,非常容易造成假阳性或者假阴性现象,因此,经过比较蛋白质组学实验筛选出的差异蛋白质,仍然需要使用其他形式的蛋白质定量技术进行验证,才能够证实蛋白质组学实验结果的可靠性和重复性。酶联免疫吸附实验(enzymelinked immunosorbent assay,ELISA)是最常用于对高通量的组织液标本进行蛋白质定量的实验技术。研究目的利用其它蛋白定量技术来评估蛋白质组学实验结果的可靠性。研究方法挑取2种PCOS-HA/Control特异性的血浆外泌体差异蛋白质,分别是锌α-2糖蛋白(Zinc-alpha-2-glycoprotein,AZGP1)和甲状腺素结合球蛋白(Thyroxine-binding globulin,SERPINA7),进行ELISA实验验证。结果ELISA实验表明,与Control组相比较,AZGP1和SERPINA7在PCOSHA和PCOS-NHA组的血浆外泌体中的表达量变化趋势与蛋白质组学实验结果相一致。结论1.ELISA实验结果证实了蛋白质组学实验结果的可靠性;2.AZGP1和SERPINA7在PCOS-HA患者血浆外泌体中表达量分别特异性显著升高,这些差异蛋白有可能会成为PCOS患者鉴别诊断的特异性血浆外泌体分子标记物。
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