川崎病冠状动脉内皮细胞损伤的定量蛋白组学研究与生物信息学分析

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目的:冠状动脉损伤是川崎病最主要的并发症之一,严重地危害着儿童青少年的心血管健康。近些年来,越来越多的研究证实在川崎病中,由于冠脉内皮细胞损害如冠脉内皮细胞凋亡、增殖障碍、迁移能力下降、成管能力减弱等,会加重川崎病继发冠脉损害的风险。因此,本研究拟建立川崎病患儿血清诱导的冠状动脉内皮细胞损伤模型,通过同位素标识相对与绝对定量(i TRAQ)蛋白质组学筛选川崎病(KD)冠状动脉内皮细胞损伤的蛋白标记物,为进一步探究川崎病冠状动脉内皮细胞损伤的分子调控机制提供理论依据和实验方案。方法:(1)研究将纳入在深圳市儿童医院住院治疗的KD患儿20例(其中男性占11例,女性占9例),纳入在儿童保健科门诊正常体检的健康儿童20例(男女各10例)。KD的诊断标准参考2017年美国AHA的川崎病指南。实验分为两组:患儿血清孵育的人冠状动脉内皮细胞(HCAECs)为KD组,健康儿童血清孵育的HCAECs为N组。(2)将KD组和N组孵育的HCAECs进行裂解,提取总蛋白,对蛋白标本进行i TRAQ蛋白质的定性注释和定量检测,然后通过生物信息学方案对i TRAQ检测的蛋白质数据进行生物学功能的注释,基因本体论(GO)分析、KEGG分析、PPI网络分析,最后使用Western blot法验证蛋白标记物的表达。结果:(1)纳入的KD患儿中,男性占11例,女性占9例,平均年龄为1.8±0.6岁;健康对照组中,男性、女性儿童各占10例,平均年龄为2.0±0.5岁;比较两组性别及平均年龄特征的差异,结果均无统计学意义(P>0.05)。(2)蛋白组学鉴定出518个显著差异表达的蛋白(P<0.05)。GO分析显示差异蛋白在细胞过程、细胞定位、免疫系统过程、细胞增殖、细胞聚集、生物粘附、代谢过程、再生、生物调节等生物过程中显著富集;在细胞、细胞器、细胞部分等细胞组分中显著富集;在结合、催化活性、分子功能调节剂等分子功能中显著富集(P<0.05和FDR<0.01)。KEGG结果提示差异蛋白在核糖体、PI3K-Akt信号通路、内质网蛋白加工、癌症中的转录失调、钙信号通路、NF-k B信号通路、B细胞受体信号通路等信号通路中明显富集(P<0.05和FDR<0.01)。以PPI网络依据关系密集程度为标准,将前9的蛋白标志物PWP2、MCM4、MCM7、SLD5、HDAC2、MCM6、MCM5、MCM3、MCM2挑选出,作为KD冠状动脉内皮细胞损伤的蛋白标记物。(3)Western blot对蛋白标记物HDAC2、PWP2、MCM2的表达水平进行验证,结果显示3个蛋白标记物在KD冠脉内皮细胞中表达均下降,与蛋白组学的表达模式一致。结论:本次研究提示KD的血清可影响HCAECs的蛋白表达模式和动员与心血管系统相关的信号通路,PWP2、MCM4、MCM2、SLD5、HDAC2、MCM6、MCM7、MCM5、MCM3可作为KD冠状动脉内皮细胞损伤的候选蛋白标志物,为川崎病冠脉损伤的发病机制和治疗提供分子靶标,为KD的精准诊疗提供新的理论依据。
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