蛋白质组学技术在脑血管病研究中的应用进展

赵日光 赵 琨

天津市宝坻区人民医院神经内科 301800

蛋白质组学技术在脑血管病研究中的应用进展

赵日光 赵 琨

天津市宝坻区人民医院神经内科 301800

脑血管疾病是导致人类残疾的重要疾病，病理过程涉及不同类型的神经细胞、血脑屏障以及血液循环障碍，临床表型多种多样。蛋白质组学可大规模研究蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用。它能够动态、整体和定量地考察疾病发生发展过程中蛋白质种类和数量的改变，可完成极其复杂的蛋白质功能和细胞因子变化的研究。蛋白组学为脑血管疾病这种多基因相互作用、临床表型多样化的疾病提供良好的研究手段，帮助人们更好的认识神经血管损伤复杂体系，认识相关的生物学通路，认识动脉粥样硬化和脑卒中的病理生理过程。目前已应用蛋白质组学技术对脑卒中进行诸多研究，找到一些对高危个体卒中风险预测、不同卒中类型、超早期脑梗死及脑梗死临床预后相关的生物学标志物。其为脑血管病的防治、个体化治疗、新的治疗药物的发现提供良好的研究手段。

蛋白质组学 脑血管病 生物学标记

脑血管病已成为我国城市和农村人口的第一位致残和死亡原因，且发病有逐年增多的趋势。流行病学研究表明，中国每年有150万～200万新发脑卒中的病例，校正年龄后的年脑卒中发病率为（116～219）10万人口，年脑卒中死亡率为（58～142）10万人口[1]。随着人口老龄化、经济水平的快速发展以及生活方式的变化，脑卒中发病率明显上升；但目前仍缺乏有效的治疗方法，临床迫切需要新的诊断、治疗和预后判断方法。蛋白组学为脑血管这种多基因相互作用、临床表型多样化的疾病提供良好的研究手段，并已经初步应用于临床研究。整合基因、转录、代谢研究手段，帮助人们更好的认识神经血管损伤复杂体系，认识相关的生物学通路、脑血管病的病理生理过程、发现新的治疗靶点。本文对目前脑血管病蛋白质组学研究进展做一综述。

1 蛋白质组学技术在脑血管疾病中的应用

卒中、血管性认知功能障碍等脑血管疾病是导致人类残疾的重要疾病。脑血管病因涉及不同类型的神经细胞、血脑屏障以及血液循环，临床表型多种多样。不像心血管病绝大多数是原位血栓形成，脑血管疾病包括大血管或小血管血栓形成、心源性或动脉源性栓塞、出血、炎症、创伤等诸多原因引起。临床前和卒中事件表现的多样性、干预治疗的有效性和可重复性仍不能很好的评估，例如组织型纤溶酶原激活剂tPA，是FDA批准的唯一急性脑梗死溶栓剂，仅能使3个月生活自理者比对照组提高约30%，但从其获得批准已过去18年仍不能摆脱时间窗的限制，即使部分研究显示超过时间窗的部分患者仍可获益，但鉴于极高的出血风险和再灌注损伤，其应用仍受到限制。因而脑卒中诊疗工作的重要目标是，对不同个体寻找其特异的病因，从高危患者中筛查出目前诊疗规范下可以获益的患者，实现个体化诊疗，寻找新的治疗途径。

临床已应用一些生物学标志物对不同个体的病因、发病机制进行鉴别，指导临床采取个体化的治疗方法。目前已综合多种生物标志物对脑血管病进行研究、并取得一定成果，如多种标志物组合ELISA试剂盒（CRP、D－dimer、sGAGE等）可帮助鉴别脑卒中类型、判断脑梗死后出血转化风险、评估蛛网膜下腔出血的预后[2]。但各种活性蛋白在脑血管病中的权重有多少，是单独发挥作用还是相互作用，目前仍困惑着临床工作。

疾病蛋白质谱的表达决定其临床表型，蛋白质组学技术为解答以上问题提供了良好的研究方法。多基因相互作用的转录、翻译后的蛋白质谱的表达决定最终的临床表型。蛋白质组学是对一个基因组或一种细胞、组织、器官所表达的全部蛋白质成分进行分析。蛋白质组在大规模水平上研究蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等。它能够动态、整体和定量地考察疾病发生发展过程中蛋白质种类和数量的改变，是研究组织细胞在不同时空情况下全部蛋白质表达和功能的一种高通量平台技术，可完成极其复杂的蛋白质功能和细胞因子变化的研究。通过观察特定生理或病理情况下基因表达的变化，比较并发现蛋白表达谱的改变，进而鉴定出与疾病相关的蛋白质，对寻找疾病诊断的标志物和新的治疗靶点具有重要意义。新兴的蛋白质组学技术帮助人们去发现、证实在疾病表型起重要作用的蛋白质，帮助理解疾病的病理生理机制，寻找新的治疗途径。

在动物实验和临床研究中，目前已应用蛋白质组学技术对脑卒中进行诸多研究，找到一些对高危个体卒中风险预测、不同卒中类型、超早期脑梗死及脑梗死临床预后相关的生物学标志物。动物实验发现自发性高血压卒中倾向大鼠在脑卒中发生前4周炎性标志物就明显增高[3]，而且应用药物进行预处理后卒中发生及预后均有所改善。目前研究发现S100B蛋白升高、可溶性晚期糖基化终末产物受体（soluble receptor for advanced glycation end products，sRAGE）降低和出血性卒中独立相关，可能用于缺血性和出血性卒中的鉴别[4]；血浆谷胱甘肽－s－转移酶－π（Glutathione S－transferase－π）的升高提示脑梗死发生，该酶可能被应用于超早期脑梗死的识别[5]；危险因素相同的患者中血栓粘合素－1（Thrombospondin－1）的增高提示脑梗死发生[6]；并且发现梗死后梗死组织、血液中差异蛋白的含量具有一致性，提示血浆标志物可一定程度上反映出梗死灶的病理生理变化[7]。对接受tPA溶栓后个体蛋白组分变化趋势发现MMP－9持续数天才恢复，证实MMP－9参与梗死后出血转化及梗死后水肿发生[8]。目前临床除根据年龄、卒中严重程度外，蛋白质组学技术可以帮助判断预后，García－Berrocoso T等应用蛋白质组学技术在梗死组织中筛查出51个差异蛋白质，其中的8个差异蛋白质在血液中的含量和临床不良预后独立相关[9]；并且发现缺血性卒中患者血浆桥粒蛋白Ⅰ升高和1年内再发血管事件相关[10]。

2 蛋白质组学技术深化脑血管疾病病理生理过程的认识

动脉粥样硬化是缺血性卒中的主要原因，是一慢性炎症过程，从内皮损伤到终末事件发生是一动态过程，涉及到炎症反应、蛋白降解、纤维化、钙化、血管新生、斑块破裂、血栓形成等过程。蛋白质组学技术帮助人们进一步认识动脉粥样硬化和脑卒中的病理生理过程。在颈动脉内膜剥脱术患者中发现在颈动脉粥样硬化患者血清中有4个差异蛋白明显增高[]，且不稳定斑块中平滑肌细胞和细胞外基质蛋白质原转化酶（PCSK6）表达明显增高[12]；而且在症状性颈动脉狭窄患者α1－抗胰蛋白酶、结合珠蛋白、维生素D结合蛋白下调，α2糖基蛋白前体上调[13]。病理蛋白质组学研究不仅发现缺血坏死区糖酵解、丙酮酸脱氢酶复合体、三羧酸循环及氧化磷酸化相关蛋白下调，诱发胶质反应、抗炎症反应蛋白上调，还发现铁蛋白上调，提示铁离子介导的氧化失衡加重线粒体凋亡和神经毒性反应，这些失调的蛋白质可能成为缺血性卒中的治疗靶点和生物学标志[14]。

蛋白组学技术不仅帮助人们对疾病的认识更加深入，并且转变了人们的传统观念。例如一般认为性别是脑卒中不可干预的危险因素，在大脑中动脉缺血再灌注模型鼠发现信号转导和转录活化因子－3（Signal transduction and activator of transcription－3，STAT3）与性别特异的神经元存活、损伤修复有关，通过调节STAT3表达可能消除性别对卒中的影响[15]。

3 展望

随着蛋白质组学技术在脑血管病研究中的广泛应用，人们将对复杂的神经血管损伤有更深刻的认识；其为脑血管病的防治、个体化治疗、新的治疗药物的发现提供良好的研究手段。

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[13] Degraba TJ，Hoehn GT，Nyquist PA，et al.Biomarker Discovery in Serum fromPatients with Carotid Atherosclerosis〔J〕.Cerebrovasc Dis Extra，2011，1：115－129.

[14] Datta A，Akatsu H，Heese K，et al.Quantitative clinical proteomic study of autopsied human infarcted brain specimens to elucidate the deregulated pathways in ischemic stroke pathology〔J〕.J Proteomics，2013，91：556－568.

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（编辑杨阳）

R743

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1001－7585（2015）12－1576－02

2014－10－20