支气管哮喘临床蛋白质组学研究进展

卢洪华，李艳春，华树成

（吉林大学第一医院，吉林 长春130021）

哮喘是一种常见慢性炎症性疾病，其发病率有逐年上升的趋势。由于病因复杂，表型多样，多年来单纯从基因方面研究并没有取得哮喘诊治方面的突破。基因是源头，真正发挥功能的是蛋白质。一般来说，机体在出现病理变化之前，体内的蛋白质在成分和量方面都会发生相应改变，因此，以研究疾病相关蛋白的蛋白质组学应运而生。通过蛋白质组学技术揭示哮喘病理状态下异常表达的蛋白质以及疾病不同时期的蛋白变化水平，可以筛选出与哮喘相关的蛋白标志物，特别是可能发现以往从未被与哮喘相关联的新蛋白，从而有助于哮喘的诊断、病情评估、预后的预测，由此进一步开展针对性的生物治疗。本文将主要就哮喘临床蛋白质组学研究进展进行综述。

1 蛋白质组学相关技术在哮喘研究中的应用

目前蛋白质组学依赖的基本技术是双向凝胶电泳（2－DE）、质谱分析及生物信息技术。其中质谱技术又包括电喷雾电离飞行时间质谱（ESI－TOFMS），基质辅助激光解析／电离飞行时间质谱（MALDI－TOF－MS）以及表面增强激光解析／电离飞行时间质谱（SELDI－TOF）等［1］。从经典的双向电泳－质谱技术到不依赖胶的SELDI－TOF蛋白质芯片技术，可根据所选标本类型进行选择。长期以来，因某些标本类型所含蛋白量少（如支气管活检标本），难以应用蛋白质组学方法予以检测。随着蛋白质组学高通量和定量蛋白质组学技术的进展，以及相关仪器灵敏度的提高，上述问题已开始得到解决。如TMT和iTRAQ联合纳米LC MS／MS技术已经用于鼻灌洗液（NLF）［2］和支气管活检［3］的研究。

2 标本类型的选择

标本类型的选择对于哮喘研究的成功与否至关重要。可供蛋白质组学研究的哮喘标本类型包括支气管肺泡灌洗液（BALF）、诱导痰、呼出气冷凝液（EBC）、呼出气（EB）、血浆、鼻灌洗液（NLF）、支气管肺活检等。上述标本类型应用于哮喘研究各具优点和不足。

BALF可以反映呼吸道内蛋白情况，可发现气道重要的病理调节因子，但具有较大的侵入性。诱导痰也可反映气道组织液情况，相对BALF来说侵入性小，但其需要严格的标准化操作规程，且诱导痰易受唾液污染，健康者亦多难以排出足量的痰液用于分析。作为较有价值的非侵入性检查手段，EBC和EB可反映呼吸道实际情况，但因标本所含蛋白质量少，相关的蛋白质组学研究不多。血浆中蛋白量多，取材容易，可反映疾病不同表型的病理、生理及药理过程，故该方面研究也较多，但缺点是组织局部的蛋白入血后会被稀释，且血中高丰度蛋白的存在会干扰中低丰蛋白的筛选。NLF主要用于过敏性鼻炎或慢性鼻窦炎的研究，因哮喘同时累及上、下呼吸道，NLF用于哮喘相关方面的研究也有所增加。哮喘蛋白质组学最少使用的标本是支气管、肺组织，因其标本通常由手术获得，且具有很大的侵入性，标本中所含的蛋白量不多，故临床蛋白质组学使用有限。但从科研角度讲，支气管或肺活检标本直接来源于患病部位，对于筛选哮喘发病机制相关的生物标志物较为合适，其研究成果可供日后应用于临床。

3 哮喘临床蛋白质组学研究现状

哮喘蛋白质组学研究最初始于动物模型，但动物模型仍然存在和人类哮喘不一致之处，因此近些年取样于哮喘患者临床标本的临床蛋白质组学研究逐渐增加，多用于哮喘疾病诊断或发病机制相关蛋白标志物的筛选。Lindahl等最先应用蛋白质组学方法研究哮喘BALF，他们发现转甲状腺素，lipocalin－1，cystatin S和IgBF在哮喘患者中表达增加［4］。NLF主要用于过敏性鼻炎的研究，但也被用于少量哮喘患者的研究［4］。血浆的研究也逐渐增加，Lee等通过研究阿司匹林哮喘患者发现在阿司匹林刺激后其血浆中包括补体C3a、C4a在内的8种蛋白表达变化明显，且提示补体与该病的发病机理有关［5］。Nicole等采用MALDI－TOF方法鉴别哮喘、慢性阻塞性肺疾病与健康者之间的血浆差异蛋白，发现α2巨球蛋白、结合珠蛋白、铜蓝蛋白和血红素结合片段等在各组间有差异表达［6］。哮喘患者血浆T淋巴细胞的蛋白质组学研究已经发现一些差异蛋白表达［7］。

诱导痰方面的蛋白质组学研究也多见于报道，Gray等利用SELDI－TOF方法比较哮喘、慢性阻塞性肺疾病、囊性肺纤维化和支气管扩张者之间的痰液蛋白差异，从哮喘患者痰中分离出105种蛋白，其中一种clara细胞分泌蛋白在各组间有差异表达［8］。最近，Sina A 等采用鸟枪（shot gun）蛋白质组学技术及功能和网络分析技术对哮喘组和健康组的诱导痰进行分析，结果共分离出254种蛋白，其中补体C3a在运动性哮喘者中选择性上调［9］。作为疾病的靶器官或组织，如肺组织或支气管，因未受到血浆蛋白的影响，故针对哮喘发病机制的研究前景广阔，但因其取材具有明显的侵入性，在全世界范围内哮喘方面的研究还很少。目前哮喘临床蛋白质组学研究已产生一些蛋白标志物，但所筛选出的蛋白仍处于研究阶段，尚需临床进一步评价来验证其是否具有实用价值。另多为通过单纯对比分析哮喘状态与健康状态之间的蛋白差异得到的结果，缺少针对哮喘不同分型的研究。

4 针对哮喘表型的临床蛋白质组学研究是日后的研究方向

已有现越来越多的学者认为，哮喘不是一种单一的疾病，而是一组包括多种症状的综合征。哮喘在临床上多表现为典型的气道高反应性和可逆性气流受限的共同特征，但个体表现各异，如不同的气道炎症类型，不同的过敏激发物，对特异的环境暴露如运动或药物等敏感，这种差异很可能是不同的病理生理过程所致的不同表型，从而可以解释其不同的临床经过和治疗反应。目前，哮喘蛋白质组学研究已经产生大量候选疾病标志物，但很少被进一步确证，更少被应用于临床，一个主要原因是缺少针对不同表型的研究。不同的表型可能有不同的分子发病机制。应用蛋白质组学方法研究哮喘表型的意义在于，通过比较不同表型之间的蛋白差异，可以发现针对不同表型的特异的蛋白标志物，进一步评估及预测病情进展风险，加深对发病机制的理解，进而针对性治疗。

以往普遍认为，过敏性哮喘和非过敏性哮喘为哮喘的主要表型。近年来，哮喘各种表型逐渐被提出［10］，也产生了不同的哮喘表型分类和鉴别方法［11－14］。由于部分表型患者数量有限和临床分型的难度，哮喘表型的临床蛋白质组学方面研究相对较少，但已有逐渐增多的趋势。已有学者研究间歇发作哮喘［15］和阿斯匹林哮喘［5］。预计未来应用蛋白质组学方法，针对哮喘的不同表型寻找疾病相关的生物标志物，将有助于针对哮喘不同表型进行个体化治疗。

5 展望

目前，哮喘蛋白质组学研究已经取得一定进展，相关蛋白标志物逐渐被发现，但仍很少应用于临床。因此，通过蛋白质组学方法，针对不同表型进行研究，以寻找哮喘相关蛋白标志物具有临床应用前景。因哮喘表型各异，应仔细选择研究对象并予以恰当分类，并结合具体研究目标选取合适的标本类型与相关的蛋白质组学技术。如上述条件具备，且操作规范，有望产生新的有价值的蛋白标志物。此外，应加强蛋白质组学与基因组学的关联研究，找出与哮喘病理基因密切相关的蛋白分子，以开展全新的诊断和治疗。

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