蛋白質(zhì)組學(xué)在急性胰腺炎中研究進(jìn)展

龔騰綜述，夏先明，蘇松審校

(瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院肝膽外科，四川瀘州 646000)

蛋白質(zhì)組學(xué)在急性胰腺炎中研究進(jìn)展

龔騰綜述，夏先明，蘇松審校

(瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院肝膽外科，四川瀘州 646000)

隨著人類基因組計劃取得的巨大成功，生命科學(xué)的研究已實質(zhì)性地進(jìn)入后基因組時代，即對基因功能的研究。蛋白質(zhì)組學(xué)作為基因功能研究的重要工具，已經(jīng)廣泛用于生命科學(xué)研究的各個領(lǐng)域，其發(fā)展迅猛，是因蛋白質(zhì)組學(xué)能夠較為全面的考察蛋白層面的表達(dá)情況，有利于獲得各種蛋白、多肽、因子等信息，從而對疾病的發(fā)病機(jī)制、診斷和治療進(jìn)行更深入的研究。急性胰腺炎是臨床常見的急腹癥，發(fā)病急驟，病情危重而復(fù)雜，鑒于蛋白質(zhì)組學(xué)的巨大應(yīng)用前景，本文綜述蛋白質(zhì)組學(xué)在急性胰腺炎中的研究進(jìn)展。

蛋白質(zhì)組學(xué)；急性胰腺炎；差異；

急性胰腺炎是臨床常見的急腹癥，發(fā)病急驟，病情危重而復(fù)雜。急性胰腺炎分為輕型和重型，重癥急性胰腺炎的確切機(jī)制至今尚不清楚，病情危重，其病死率高達(dá)30%～40%[1]。因此，探明急性胰腺炎發(fā)病機(jī)制、確定診斷標(biāo)準(zhǔn)以及早期嚴(yán)重程度判定標(biāo)準(zhǔn)仍是當(dāng)務(wù)之急。蛋白質(zhì)組學(xué)的研究特點和內(nèi)容給我們提供了一個全新的思路。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在研究蛋白的復(fù)雜性方面扮演著重要角色[2]，它是以細(xì)胞或組織不同時間、環(huán)境的所有蛋白質(zhì)為研究對象，從總體上研究其蛋白的種類，相互作用以及功能結(jié)構(gòu)的方法[3]。它作為一種強(qiáng)大的工具，它不僅可以證實靶點多肽或蛋白質(zhì)存在與否，而且可以對上調(diào)或下調(diào)的蛋白質(zhì)表達(dá)進(jìn)行定量分析，因而我們能通過蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)探討急性胰腺炎的發(fā)病機(jī)制，評估早期嚴(yán)重程度，并為其轉(zhuǎn)歸和預(yù)后找到特異性的標(biāo)志物。

1 蛋白質(zhì)組學(xué)

蛋白質(zhì)組學(xué)是通過對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的研究，了解蛋白質(zhì)的表達(dá)量、結(jié)構(gòu)及其代謝調(diào)節(jié)，并在蛋白水平上對血清、細(xì)胞和組織形成全面而深入的認(rèn)識，了解疾病的發(fā)病機(jī)制、轉(zhuǎn)歸及預(yù)后，同時也相應(yīng)的帶動了新藥開發(fā)和醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展。蛋白質(zhì)組研究大致可以分為二類：一類是針對細(xì)胞或組織所表達(dá)全部蛋白質(zhì)；另一類則是以一個完整的生物學(xué)機(jī)制或與機(jī)制相關(guān)的全部蛋白質(zhì)為著重點。

2 蛋白質(zhì)組學(xué)的研究內(nèi)容及其相關(guān)技術(shù)

2.1 蛋白質(zhì)組學(xué)的研究內(nèi)容蛋白質(zhì)組學(xué)的研究內(nèi)容大致包括以下四個方面：（1）蛋白質(zhì)組成和成分的鑒定、蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建、新蛋白質(zhì)的發(fā)現(xiàn)、同源性蛋白質(zhì)之間的比較、蛋白質(zhì)的加工和修飾分析等；(2)蛋白質(zhì)家族功能的異同點、蛋白質(zhì)的生與死、蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)物變化等；(3)重要代謝途徑的分子機(jī)制；(4)尋找靶分子、及腫瘤特異標(biāo)記物及新藥靶點等。

2.2 蛋白質(zhì)組學(xué)的研究流程蛋白質(zhì)組學(xué)研究的基本路線是制備組織、細(xì)胞等蛋白樣品，然后大規(guī)模分離、分析和鑒定。蛋白質(zhì)組學(xué)的研究流程大致包括以下四個方面：(1)確定你將研究的對象，即有明確可信的模型，如研究某一物種、個體、器官、組織、細(xì)胞、亞細(xì)胞乃至蛋白質(zhì)復(fù)合體。(2)選取你所需的分離技術(shù)，如1-D、2-D、MS、LC、HPLC等。(3)鑒定蛋白質(zhì)：分離后蛋白質(zhì)須進(jìn)行鑒定，主要的鑒定技術(shù)有質(zhì)譜技術(shù)、EDman降解法、Western blot及氨基酸組成分析等。以質(zhì)譜技術(shù)由于其靈敏度高、快速準(zhǔn)確、易實現(xiàn)自動化，已成為蛋白質(zhì)組研究中的主要蛋白質(zhì)鑒定技術(shù)。

2.3 蛋白質(zhì)組學(xué)研究的常用技術(shù)目前蛋白質(zhì)組學(xué)研究最常用的技術(shù)是二維凝膠電泳和質(zhì)譜分析[4-6]以及蛋白芯片技術(shù)。二維凝膠電泳是目前蛋白質(zhì)組學(xué)研究的核心技術(shù)之一，也是使用范圍最廣泛的蛋白質(zhì)分離技術(shù)，是目前技術(shù)條件下常用的唯一能夠連續(xù)在一塊膠上分離數(shù)千種蛋白質(zhì)的方法，但二維凝膠電泳技術(shù)復(fù)雜，工作流程多，對分子量很大或者很小的蛋白質(zhì)分離不好。質(zhì)譜技術(shù)可以精確測量生物的大分子，也可應(yīng)對小分子生物活性物進(jìn)行定性或定量的分析，并具有準(zhǔn)確、易操作、快速及普適性。蛋白芯片技術(shù)能同時從微量的樣品中檢測成千上萬個蛋白質(zhì)或多肽，并且還具有快速、易行、高效等優(yōu)點。

3 急性胰腺炎的發(fā)病機(jī)制

急性胰腺炎的發(fā)病機(jī)制比較復(fù)雜，發(fā)生發(fā)展受多個因素的影響[7-8]，至今仍未被闡述清楚。關(guān)于急性胰腺炎的發(fā)病機(jī)理學(xué)者們提出了眾多學(xué)說，比較有影響的有“胰酶自身消化學(xué)說”、“炎癥因子學(xué)說”、“氧化應(yīng)激學(xué)說”、“細(xì)胞凋亡學(xué)說”、“胰腺腺泡內(nèi)鈣超載學(xué)說”、“腸道細(xì)菌移位學(xué)說”、“胰腺微循環(huán)障礙學(xué)說”等。綜合以上各種學(xué)說，即在急性胰腺炎的發(fā)病早期，各種胰酶通過不同途徑相繼激活，各種炎癥介質(zhì)、細(xì)胞因子以及大量的氧自由基的產(chǎn)生，繼而引發(fā)全身炎癥反應(yīng)；內(nèi)毒素釋放入血，在通過細(xì)胞因子的誘導(dǎo)及產(chǎn)生DIC；腸道屏障因各種因素被損壞，腸道細(xì)菌移位，從而引起嚴(yán)重感染，最終引發(fā)多器官功能衰竭。

4 急性胰腺炎的蛋白組學(xué)研究進(jìn)展

自蛋白質(zhì)組[9]概念提出以來，對其的研究發(fā)展極其迅猛，不論是基礎(chǔ)理論還是技術(shù)方法，都在不斷進(jìn)步和完善，并且應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)等方面。對于急性胰腺炎而言，近年來已逐漸出現(xiàn)其與蛋白組學(xué)相關(guān)研究的報道：在臨床方面，Papachristou等[10]比較了21例輕癥急性胰腺炎（MAP)與7例重癥急性胰腺炎（SAP)血清蛋白質(zhì)組學(xué)的特點。結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組AP之間有18個明顯差異的蛋白點，并且SAP患者血清分子質(zhì)量43 000和117 000的兩個蛋白質(zhì)明顯不同于MAP，通過比較證實其中分子質(zhì)量為117 000的蛋白點對SAP和MAP的敏感性具有鑒別意義，敏感度為100%，特異度為81%。Flint等[11]則研究了SAP患者尿液中蛋白質(zhì)組學(xué)的特點，結(jié)果發(fā)現(xiàn)SAP患者尿液中有17個蛋白峰，與MAP對照組具有明顯的差別，質(zhì)譜分析證實其有21種差異的蛋白質(zhì)成分。我國任俊等[12]通過比較SAP患者在治療前后蛋白質(zhì)組表達(dá)差異，發(fā)現(xiàn)SAP治療前后一共檢測到血清中的132個點，其中質(zhì)荷比2 000到40 000間共有27個差異點，并且相對分子質(zhì)量為47 000的蛋白質(zhì)在SAP病情緩解后表達(dá)明顯下調(diào)，而相對分子質(zhì)量為115 000以及159 000的蛋白質(zhì)在SAP患者治療后上調(diào)。在動物模型方面，國內(nèi)Zhang等[13]研究了伴有高脂血癥的SAP的胰腺組織蛋白質(zhì)組學(xué)特點，發(fā)現(xiàn)高脂血癥SAP與正常血脂AP組有59個差異點，并且有39個差異點經(jīng)質(zhì)譜分析成功鑒定，23個蛋白質(zhì)在高脂血癥SAP組表達(dá)上調(diào)，16個點表達(dá)下調(diào)。而高脂血癥MAP與正常血脂MAP組分析到12個差異點，7個差異點經(jīng)質(zhì)譜分析成功鑒定，5個差異點在高脂血癥MAP表達(dá)下調(diào)，2個點在高脂血癥MAP中上調(diào)。國內(nèi)龍有明等[14]觀察用牛黃膽酸鈉誘導(dǎo)的SAP大鼠胰腺組織在各個不同時間點蛋白質(zhì)組學(xué)的變化，實驗發(fā)現(xiàn)SAP組與假手術(shù)組在24 h時共有46個表達(dá)差異的蛋白質(zhì)峰，其中有37個差異點下調(diào)，9個差異點上調(diào)。SAP組與假手術(shù)在48 h時共有97個差異的蛋白質(zhì)峰，54個差異點下調(diào)，43個差異點上調(diào)；在72 h時SAP組與假手術(shù)組有80個差異的蛋白質(zhì)峰，其中70個點下調(diào)以及10個點上調(diào)。Yang等[15]研究了清胰顆粒對牛黃膽酸鈉誘導(dǎo)大鼠重癥急性胰腺炎胰腺組織中總蛋白表達(dá)變化的影響，經(jīng)凝膠圖像處理軟件分析胰腺組織蛋白質(zhì)組學(xué)變化，48 h時兩組有22個差異點，用藥后5個點蛋白上調(diào)，17個點下調(diào)。48 h時間點比較兩組表達(dá)差異超過4倍且穩(wěn)定的蛋白質(zhì)斑點共有9個，并通過質(zhì)譜分析和數(shù)據(jù)庫檢索鑒定出這九種蛋白質(zhì)。而Mittal等[16]則研究了大鼠的SAP模型腸系膜淋巴結(jié)蛋白組學(xué)特點，結(jié)果發(fā)現(xiàn)模型組有245個差異點，包括了35個差異點下調(diào)，210個差異點上調(diào)，并證實有7種蛋白質(zhì)是胰腺代謝的酶類。García等[17]研究急性胰腺炎早期胰腺細(xì)胞溶酶體蛋白質(zhì)組學(xué)的變化，為急性胰腺炎早期的病理生理研究提供了有價值的信息?？傊罅垦芯孔C實急性胰腺炎不同類型、不同時點蛋白表達(dá)存在差異，提示其對胰腺炎診斷及預(yù)后判定具有重要意義。

5 問題與展望

迄今為止急性胰腺炎的發(fā)病機(jī)制未能完全闡明，目前可行的實驗室檢查仍缺乏診斷及評估其嚴(yán)重程度的金標(biāo)準(zhǔn)，因此揭示急性胰腺炎內(nèi)在發(fā)病機(jī)制，找到診斷和判定其嚴(yán)重程度及預(yù)后的特異性標(biāo)志物迫在眉睫。隨著二維凝膠電泳、質(zhì)譜分析及蛋白芯片等蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的發(fā)展，蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)逐步應(yīng)用于急性胰腺炎在血清、組織及胰液等的差異蛋白分析，為進(jìn)一步在分子水平揭示該病發(fā)病機(jī)制，尋找診斷和判定其嚴(yán)重程度及預(yù)后的相關(guān)蛋白質(zhì)提供了可能。雖然蛋白質(zhì)組學(xué)方法在急性胰腺炎中的應(yīng)用依然處在初期階段，需要更深入的探索和研究，但已經(jīng)給我們提供了信息和思路。

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R657.5+1

A

1003—6350（2014）05—0709—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.05.0274

2013-09-24)

夏先明。E-mail：xxm6206@126.com