蛋白质组学在子痫前期的研究综述

徐飏 综述 赵丹青 审校

(贵州医科大学，贵州 贵阳 550002)

蛋白质组(proteome)一词，源于蛋白质(protein)与基因组(genome)两个词的组合，意指“一种基因组所表达的全套蛋白质”，即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。随着人类基因组计划的顺利完成，蛋白质组学研究成为世界生命科学领域的一个极其活跃的部分，并且进入“后基因组时代”[1]，蛋白质组学已经成为生物医学研究中最重要的应用手段之一。子痫前期蛋白质组学成为了研究子痫前期的病因、发病机制及相关标志物的一个重要组成部分。近年来，将蛋白质组学方法应用于子痫前期的诊断，通过分析孕妇血液、脑脊液、尿液、羊水、滋养细胞或其他代谢产物的研究取得了显著进展，发现特异性生物标志蛋白，对临床早期诊断、改善母儿结局、降低母儿严重症的发病率及死亡率发挥明确帮助。

1 蛋白质组学的研究内容及相关技术方法

蛋白质组学技术的核心是对蛋白质进行大规模的综合整体分析，进一步对其所执行的生理病理的生命活动做出最准确、最本质的阐述。蛋白质组学的飞速发展离不开技术手段的支持，得益于包括质谱技术在内的多种生物技术平台的发展。现阶段蛋白质组学的主要目标是通过功能和表达两个方面鉴定和识别潜在的生物标志物。功能蛋白质组学是用于确定细胞器和复合物中蛋白质的特性，表达蛋白质组学则用于测量在给定的条件或参数下的蛋白水平的波动[2]。通过识别特异蛋白及其相关信号通路，可以为疾病的早期诊断提供特异性的生物标志物。

1.1双向凝胶电泳(2-DE)及双向荧光差异凝胶电泳(DIGE)技术 2-DE 技术是目前经典的蛋白质组学分离技术。原理是把复杂蛋白混合物中的蛋白质在二维平面上分开。它可用于蛋白质转录及转录后修饰研究，蛋白质组的比较和蛋白质间的相互作用，细胞分化凋亡研究，致病机制等许多方面。而DIGE 技术是经典2-DE 技术改进的结果，它可以在给定的样本中用一套荧光染料标记样本中的所有蛋白质，以最小的蛋白移动性干扰实现2-DE分析。该方法有助于完全二维分析和量化，涉及极小数量的样品量的蛋白质丰度变化[3]

1.2质谱技术(MS) MS是蛋白质组学研究中最重要的鉴定技术，其基本原理是样品分子离子化后，根据不同离子之间的荷质比(M/E)的差异来分离并确定分子量。目前常用的质谱包括两种：基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)和表面增强激光解吸电离飞行时间质谱(SELDI-TOF-MS)。

1.3同位素亲和标签(ICAT)及细胞培养条件下稳定同位素标记(SILAC)技术 ICAT是利用一种化学试剂-同位素亲和标签试剂预先标记某一类蛋白质，分离纯化后，再进行MS鉴定分析其母体蛋白质在原来细胞中的相对丰度。SILAC是一种体内标定技术，将含有轻、重同位素型必需氨基酸的培养基进行细胞培养，传代若干次后，细胞内蛋白会被同位素稳定标记。

1.4蛋白质芯片 蛋白质芯片技术能在实验中快速、简单和平行地访问成千上万个元素[4]。该技术近年来已经成为大规模、高通量生物学的核心组成部分，在基础研究、诊断和生物标志物发现方面显示出很大的潜力。

1.5生物信息学 生物信息学从20世纪90年代开始发展起来。它以网络和计算机为核心，建立全面、专业、精准的数据库，为人们提供相关实验结果的查询、分析、比对的技术平台。在蛋白质组学中生物信息学有以下应用：比对数据库中的已知蛋白质，判断未知蛋白质的功能，为蛋白质的鉴定、结构分析以及功能预测提供可靠的实验依据。

2 蛋白质组学在妊娠期高血压疾病中的研究

子痫前期是严重危害母婴健康的妊娠期间特有严重疾病，对母儿产生严重危害，是母儿危重症发病和死亡的主要原因之一。子痫前期多发生在妊娠中晚期， 临床以高血压、水肿和蛋白尿为主要表现，若不及时治疗，可导致孕妇肾损害，甚者发生急性肾衰竭[5]，严重影响母婴生命安全。目前，对子痫前期的诊断，仅依靠孕妇病史、体征及相关辅助检查等诊断方法还不能够对其进行精确的预测、早期诊断。随着蛋白组学研究的兴起，通过对孕妇体液及胎儿附属物，如血液、脑脊液、尿液、羊水、滋养细胞等的差异蛋白质谱的分析，有望阐明妊娠妊娠期高血压疾病发病的相关分子生物学基础，为我们研究妊娠期高血压疾病的发病机制、疾病的筛查及预防提供了全新的方法和思路。

2.1体液研究

2.1.1血液 S.M.Kim等[6]对子痫前期的妇女孕中期的血浆样品进行了大规模的定量蛋白质组学分析，并从中鉴定了几种差异蛋白。在这些研究中，C1组成分(C1S)和蛋白α-1-微球蛋白(AMBP)在子痫前期组中明显过表达。H.Watanabe等[7]分析子痫前期患者和正常孕妇的血清，并对其进行蛋质组学研究，发现在子痫前期患者血清中丛生蛋白水平升高，认为研究血清中蛋白质组学的表达，对阐明子痫前期发病的病理生理学机制起到一定的作用。E.Jenny等[8]应用质谱技术及ELISA 研究子痫前期孕妇及正常妊娠妇女的血清比较，发现胰岛素样生长因子亚单位可成为子痫前期的血清标志物，对子痫前期的早期诊断、针对性治疗以及降低子痫前期的发病率具有重要意义。V.Kolla等[9]研究了孕早期母体血浆样品，使用四重同量异位标签进行了相对和绝对定量检测，在子痫前期的妊娠妇女血液样本中鉴定出表达的10种蛋白质，包括聚集蛋白、纤维蛋白原、纤连蛋白、血管紧张素原、免疫调节分子和半乳凝素3结合蛋白。

2.1.2脑脊液 E.Ciampa等[10]通过对子痫前期患者和对照组患者在分娩前的脊髓麻醉中获取脑脊液样本，应用蛋白质组学平台SOMAscan对其进行分析，通过酶联免疫吸附试验验证了脑脊液中存在表达蛋白质的浓度差异。E.R.Norwitz等[11]应用差异蛋白鉴定技术证实匹配的蛋白峰值为血红蛋白(Hb) 的a链和b链。ELISA分析证实临床诊断重度子痫组患者脑脊液中Hb浓度显著高于轻度子痫和正常妊娠妇女。由此证明脑脊液蛋白质组学标志物可在重度子痫患者及轻度子痫患者和正常妊娠妇女中鉴别出来。B.Irina等[12]应用SELDI-TOF-MS 技术研究发现脑脊液中存在4种差异蛋白，可精确的筛查重度子痫前期患者。

2.1.3尿液 王然等[13]研究结果显示随着妊娠期高血压的加重，尿液中IgG、TRF、mALB、β2-MG 各项指标也呈逐渐升高的趋势，联合检测尿中各种蛋白可有效诊断妊娠期高血压。A. S.Kononikhin等[14]采用液相色谱-串联质谱法对30例轻度和重度子痫前期妇女和对照组的尿样进行分析，研究表明子痫前期孕妇尿液中存在明显的差异生物标志物。S.M.Lee等[15]研究发现，尿液的蛋白质学分析可精确区分子痫前期程度分型。冉雪莲等[16]研究发现子痫前期孕妇血清与尿液中的胎盘蛋白13水平均明显高于正常孕妇，尤其提出重度子痫前期孕妇血清与尿液中的胎盘蛋白13水平明显升高,而早发型患者的升高更加明显。由次推断胎盘蛋白13可以作为早发型子痫前期预测的重要指标.

2.2胎儿附属物

2.2.1羊水 有研究[17]对5名先兆子痫患者和5名对照组的羊水通过2DE-MS分析发现甲状腺素运载蛋白(TTR)存在于先兆子痫和对照组妇女，尽管这两种形式在两组中的性质相似，但与对照组相比，先兆子痫妇女显示出单体蛋白数量的显著增加，研究表明羊水中氧化甲状腺素运载蛋白可作为先兆子痫的早期标志物。与之前的研究结果类似，K.J.Oh等[18]同样发现载脂蛋白A-I，可能是子痫前期的特异性标志物，在子痫前期早期诊断中具有重要意义。

2.2.2胎盘 Y.L.Feng等[19]通过对比子痫前期组和正常足月组，各20例，将胎盘组织细胞用相对和绝对定量的等压标签(iTRAQ)标记，加上质谱分析出37种差异蛋白质，研究发现iTRAQ技术可有效筛选子痫前期妊娠胎盘中的差异表达蛋白。X.H.Jin等[20]研究采用2D液相色谱-质谱/质谱定量蛋白质组学策略筛选胎盘组织差异表达蛋白，有145种蛋白质在子痫前期和对照病例之间被成功筛选，生物信息学分析表明，这些蛋白质中GPX1、GPX3、SMS、GGCT、GSTK1、NFκB、GSTT2、SOD1和GCLM参加谷氨酰胺代谢过程，研究结果表明人类胎盘的蛋白质组学分析揭示谷胱甘肽代谢障碍是先兆子痫的潜在发病机制。M.Sheon等[21]试验发现正常孕妇和先兆子痫孕妇的胎盘蛋白质组通过双向电泳显示了波形蛋白(蛋白水解片段)的八个差异蛋白点，血压正常和先兆子痫胎盘的免疫印迹显示波形蛋白的蛋白水解过程不同，特别是与血压正常的胎盘相比，子痫前期患者32和20 kDa的低分子量波形蛋白片段分别高出3.3和2.6倍，表明波形蛋白片段在先兆子痫胎盘中存在差异积聚。郑明燕等[22]研究表明iTRAQ联合液相色谱-串联质谱( LC-MS /MS) 技术能有效筛选出子痫前期胎盘组织差异蛋白。

3 结语及展望

通过对这些蛋白质的深入研究，不仅可以揭示与子痫前期发病相关的分子生物学基础及其发病机制提供理论依据，从而进行临床早期诊断，通过有效的管理和治疗，制定出个性化的治疗方案，及早进行监护，改善母儿结局，降低母儿严重的发病率和死亡率，从而减少妊娠期高血压疾病的发生率。近年来蛋白质组学技术已经开始应用于妇产科，并取得了一些成果，但仍处于起步阶段，作为新兴的领域，其在子痫前期的研究中还应有更广泛的应用前景。可以说蛋白质组研究的开展不仅是生命科学研究进入后基因组时代的里程碑，也是后基因组时代生命科学研究的核心内容之一。