趙日光 趙 琨

天津市寶坻區(qū)人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 301800

蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在腦血管病研究中的應(yīng)用進(jìn)展

趙日光 趙 琨

天津市寶坻區(qū)人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 301800

腦血管疾病是導(dǎo)致人類殘疾的重要疾病，病理過程涉及不同類型的神經(jīng)細(xì)胞、血腦屏障以及血液循環(huán)障礙，臨床表型多種多樣。蛋白質(zhì)組學(xué)可大規(guī)模研究蛋白質(zhì)的表達(dá)水平，翻譯后的修飾，蛋白與蛋白相互作用。它能夠動態(tài)、整體和定量地考察疾病發(fā)生發(fā)展過程中蛋白質(zhì)種類和數(shù)量的改變，可完成極其復(fù)雜的蛋白質(zhì)功能和細(xì)胞因子變化的研究。蛋白組學(xué)為腦血管疾病這種多基因相互作用、臨床表型多樣化的疾病提供良好的研究手段，幫助人們更好的認(rèn)識神經(jīng)血管損傷復(fù)雜體系，認(rèn)識相關(guān)的生物學(xué)通路，認(rèn)識動脈粥樣硬化和腦卒中的病理生理過程。目前已應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對腦卒中進(jìn)行諸多研究，找到一些對高危個體卒中風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測、不同卒中類型、超早期腦梗死及腦梗死臨床預(yù)后相關(guān)的生物學(xué)標(biāo)志物。其為腦血管病的防治、個體化治療、新的治療藥物的發(fā)現(xiàn)提供良好的研究手段。

蛋白質(zhì)組學(xué) 腦血管病 生物學(xué)標(biāo)記

腦血管病已成為我國城市和農(nóng)村人口的第一位致殘和死亡原因，且發(fā)病有逐年增多的趨勢。流行病學(xué)研究表明，中國每年有150萬～200萬新發(fā)腦卒中的病例，校正年齡后的年腦卒中發(fā)病率為（116～219）10萬人口，年腦卒中死亡率為（58～142）10萬人口[1]。隨著人口老齡化、經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展以及生活方式的變化，腦卒中發(fā)病率明顯上升；但目前仍缺乏有效的治療方法，臨床迫切需要新的診斷、治療和預(yù)后判斷方法。蛋白組學(xué)為腦血管這種多基因相互作用、臨床表型多樣化的疾病提供良好的研究手段，并已經(jīng)初步應(yīng)用于臨床研究。整合基因、轉(zhuǎn)錄、代謝研究手段，幫助人們更好的認(rèn)識神經(jīng)血管損傷復(fù)雜體系，認(rèn)識相關(guān)的生物學(xué)通路、腦血管病的病理生理過程、發(fā)現(xiàn)新的治療靶點(diǎn)。本文對目前腦血管病蛋白質(zhì)組學(xué)研究進(jìn)展做一綜述。

1 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在腦血管疾病中的應(yīng)用

卒中、血管性認(rèn)知功能障礙等腦血管疾病是導(dǎo)致人類殘疾的重要疾病。腦血管病因涉及不同類型的神經(jīng)細(xì)胞、血腦屏障以及血液循環(huán)，臨床表型多種多樣。不像心血管病絕大多數(shù)是原位血栓形成，腦血管疾病包括大血管或小血管血栓形成、心源性或動脈源性栓塞、出血、炎癥、創(chuàng)傷等諸多原因引起。臨床前和卒中事件表現(xiàn)的多樣性、干預(yù)治療的有效性和可重復(fù)性仍不能很好的評估，例如組織型纖溶酶原激活劑tPA，是FDA批準(zhǔn)的唯一急性腦梗死溶栓劑，僅能使3個月生活自理者比對照組提高約30%，但從其獲得批準(zhǔn)已過去18年仍不能擺脫時(shí)間窗的限制，即使部分研究顯示超過時(shí)間窗的部分患者仍可獲益，但鑒于極高的出血風(fēng)險(xiǎn)和再灌注損傷，其應(yīng)用仍受到限制。因而腦卒中診療工作的重要目標(biāo)是，對不同個體尋找其特異的病因，從高危患者中篩查出目前診療規(guī)范下可以獲益的患者，實(shí)現(xiàn)個體化診療，尋找新的治療途徑。

臨床已應(yīng)用一些生物學(xué)標(biāo)志物對不同個體的病因、發(fā)病機(jī)制進(jìn)行鑒別，指導(dǎo)臨床采取個體化的治療方法。目前已綜合多種生物標(biāo)志物對腦血管病進(jìn)行研究、并取得一定成果，如多種標(biāo)志物組合ELISA試劑盒（CRP、D－dimer、sGAGE等）可幫助鑒別腦卒中類型、判斷腦梗死后出血轉(zhuǎn)化風(fēng)險(xiǎn)、評估蛛網(wǎng)膜下腔出血的預(yù)后[2]。但各種活性蛋白在腦血管病中的權(quán)重有多少，是單獨(dú)發(fā)揮作用還是相互作用，目前仍困惑著臨床工作。

疾病蛋白質(zhì)譜的表達(dá)決定其臨床表型，蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)為解答以上問題提供了良好的研究方法。多基因相互作用的轉(zhuǎn)錄、翻譯后的蛋白質(zhì)譜的表達(dá)決定最終的臨床表型。蛋白質(zhì)組學(xué)是對一個基因組或一種細(xì)胞、組織、器官所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)成分進(jìn)行分析。蛋白質(zhì)組在大規(guī)模水平上研究蛋白質(zhì)的表達(dá)水平，翻譯后的修飾，蛋白與蛋白相互作用等。它能夠動態(tài)、整體和定量地考察疾病發(fā)生發(fā)展過程中蛋白質(zhì)種類和數(shù)量的改變，是研究組織細(xì)胞在不同時(shí)空情況下全部蛋白質(zhì)表達(dá)和功能的一種高通量平臺技術(shù)，可完成極其復(fù)雜的蛋白質(zhì)功能和細(xì)胞因子變化的研究。通過觀察特定生理或病理情況下基因表達(dá)的變化，比較并發(fā)現(xiàn)蛋白表達(dá)譜的改變，進(jìn)而鑒定出與疾病相關(guān)的蛋白質(zhì)，對尋找疾病診斷的標(biāo)志物和新的治療靶點(diǎn)具有重要意義。新興的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)幫助人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)、證實(shí)在疾病表型起重要作用的蛋白質(zhì)，幫助理解疾病的病理生理機(jī)制，尋找新的治療途徑。

在動物實(shí)驗(yàn)和臨床研究中，目前已應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對腦卒中進(jìn)行諸多研究，找到一些對高危個體卒中風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測、不同卒中類型、超早期腦梗死及腦梗死臨床預(yù)后相關(guān)的生物學(xué)標(biāo)志物。動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)自發(fā)性高血壓卒中傾向大鼠在腦卒中發(fā)生前4周炎性標(biāo)志物就明顯增高[3]，而且應(yīng)用藥物進(jìn)行預(yù)處理后卒中發(fā)生及預(yù)后均有所改善。目前研究發(fā)現(xiàn)S100B蛋白升高、可溶性晚期糖基化終末產(chǎn)物受體（soluble receptor for advanced glycation end products，sRAGE）降低和出血性卒中獨(dú)立相關(guān)，可能用于缺血性和出血性卒中的鑒別[4]；血漿谷胱甘肽－s－轉(zhuǎn)移酶－π（Glutathione S－transferase－π）的升高提示腦梗死發(fā)生，該酶可能被應(yīng)用于超早期腦梗死的識別[5]；危險(xiǎn)因素相同的患者中血栓粘合素－1（Thrombospondin－1）的增高提示腦梗死發(fā)生[6]；并且發(fā)現(xiàn)梗死后梗死組織、血液中差異蛋白的含量具有一致性，提示血漿標(biāo)志物可一定程度上反映出梗死灶的病理生理變化[7]。對接受tPA溶栓后個體蛋白組分變化趨勢發(fā)現(xiàn)MMP－9持續(xù)數(shù)天才恢復(fù)，證實(shí)MMP－9參與梗死后出血轉(zhuǎn)化及梗死后水腫發(fā)生[8]。目前臨床除根據(jù)年齡、卒中嚴(yán)重程度外，蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)可以幫助判斷預(yù)后，García－Berrocoso T等應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在梗死組織中篩查出51個差異蛋白質(zhì)，其中的8個差異蛋白質(zhì)在血液中的含量和臨床不良預(yù)后獨(dú)立相關(guān)[9]；并且發(fā)現(xiàn)缺血性卒中患者血漿橋粒蛋白Ⅰ升高和1年內(nèi)再發(fā)血管事件相關(guān)[10]。

2 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)深化腦血管疾病病理生理過程的認(rèn)識

動脈粥樣硬化是缺血性卒中的主要原因，是一慢性炎癥過程，從內(nèi)皮損傷到終末事件發(fā)生是一動態(tài)過程，涉及到炎癥反應(yīng)、蛋白降解、纖維化、鈣化、血管新生、斑塊破裂、血栓形成等過程。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)幫助人們進(jìn)一步認(rèn)識動脈粥樣硬化和腦卒中的病理生理過程。在頸動脈內(nèi)膜剝脫術(shù)患者中發(fā)現(xiàn)在頸動脈粥樣硬化患者血清中有4個差異蛋白明顯增高[]，且不穩(wěn)定斑塊中平滑肌細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)蛋白質(zhì)原轉(zhuǎn)化酶（PCSK6）表達(dá)明顯增高[12]；而且在癥狀性頸動脈狹窄患者α1－抗胰蛋白酶、結(jié)合珠蛋白、維生素D結(jié)合蛋白下調(diào)，α2糖基蛋白前體上調(diào)[13]。病理蛋白質(zhì)組學(xué)研究不僅發(fā)現(xiàn)缺血壞死區(qū)糖酵解、丙酮酸脫氫酶復(fù)合體、三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化相關(guān)蛋白下調(diào)，誘發(fā)膠質(zhì)反應(yīng)、抗炎癥反應(yīng)蛋白上調(diào)，還發(fā)現(xiàn)鐵蛋白上調(diào)，提示鐵離子介導(dǎo)的氧化失衡加重線粒體凋亡和神經(jīng)毒性反應(yīng)，這些失調(diào)的蛋白質(zhì)可能成為缺血性卒中的治療靶點(diǎn)和生物學(xué)標(biāo)志[14]。

蛋白組學(xué)技術(shù)不僅幫助人們對疾病的認(rèn)識更加深入，并且轉(zhuǎn)變了人們的傳統(tǒng)觀念。例如一般認(rèn)為性別是腦卒中不可干預(yù)的危險(xiǎn)因素，在大腦中動脈缺血再灌注模型鼠發(fā)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄活化因子－3（Signal transduction and activator of transcription－3，STAT3）與性別特異的神經(jīng)元存活、損傷修復(fù)有關(guān)，通過調(diào)節(jié)STAT3表達(dá)可能消除性別對卒中的影響[15]。

3 展望

隨著蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在腦血管病研究中的廣泛應(yīng)用，人們將對復(fù)雜的神經(jīng)血管損傷有更深刻的認(rèn)識；其為腦血管病的防治、個體化治療、新的治療藥物的發(fā)現(xiàn)提供良好的研究手段。

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（編輯楊陽）

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