蛋白質(zhì)組學(xué)在缺血性腦卒中中的應(yīng)用研究進(jìn)展▲

陳梓焜 黎軍宏 唐 農(nóng) 龔勝男 梁新梅 李 婧 馬燕渝 吳 多

(1 廣西中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，南寧市 530001，電子郵箱： 1239465152@qq.com ；2 廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院腦病科，南寧市 530001)

【提要】 缺血性腦卒中是神經(jīng)系統(tǒng)多發(fā)病，可造成不同程度的神經(jīng)功能障礙，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。基于質(zhì)譜技術(shù)的蛋白質(zhì)組學(xué)在缺血性腦卒中診斷和治療中廣泛應(yīng)用，并積累了大量的研究證據(jù)，有助于從蛋白質(zhì)組學(xué)的角度加深對(duì)缺血性腦卒中的病理生理、診斷、治療及相關(guān)生物學(xué)標(biāo)記物等認(rèn)識(shí)，為缺血性腦卒中的早期診斷、治療及預(yù)后帶來新的契機(jī)。本文對(duì)近幾年來蛋白質(zhì)組學(xué)在缺血性腦卒中病理生理、診斷和治療中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

腦卒中是由多種原因引起腦血管受損，進(jìn)而造成腦組織損傷的一類疾病。隨著社會(huì)老齡化的進(jìn)展，我國腦卒中的發(fā)病率持續(xù)上升[1-2]，該病具有高發(fā)病率、高致殘率和高死亡率的特點(diǎn)[3]，對(duì)患者健康造成極大的影響，且增加社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。據(jù)估計(jì)，2013年我國腦卒中的患病率為1 287.3/10萬，以此推算我國腦卒中患者為1 100萬(不包括影像學(xué)診斷的無癥狀性腔隙性梗死)[1]，我國已成為名副其實(shí)的腦卒中大國[4]。腦卒中分為出血性腦卒中和缺血性腦卒中，其中缺血性腦卒中約占我國腦卒中的69.60%[4]，因此開展缺血性腦卒中早期檢測(cè)、診斷、治療的研究，有利于減輕神經(jīng)功能損害，降低致殘率，提高患者生活質(zhì)量。

蛋白質(zhì)組學(xué)是以蛋白質(zhì)組為研究對(duì)象，通過對(duì)蛋白質(zhì)提取、分離、分析，對(duì)組織和細(xì)胞中蛋白的表達(dá)、修飾及蛋白之間的作用等進(jìn)行高通量篩選和分析的一門學(xué)科[5-7]，被廣泛應(yīng)用于疾病的診斷和治療研究中[8]。目前已有大量的缺血性腦卒中蛋白質(zhì)組學(xué)研究，并獲得一些與該病的預(yù)測(cè)、診斷及治療相關(guān)的生物學(xué)標(biāo)志物[9-11]，但大多數(shù)研究仍停留在實(shí)驗(yàn)性探索階段。本文將對(duì)蛋白質(zhì)組學(xué)在缺血性腦卒中病理生理、診斷、治療中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為實(shí)驗(yàn)及臨床研究提供參考。

1 蛋白質(zhì)組學(xué)在揭示缺血性腦卒中病理生理變化中的應(yīng)用

近年來，基于高通量的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，為缺血性腦卒中發(fā)病機(jī)制的研究提供了新思路，越來越多的學(xué)者開始研究缺血性腦卒中發(fā)病機(jī)制及病程中的特異性標(biāo)志物，包括采用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究動(dòng)脈粥樣硬化所致的腦梗死組織及梗死栓子導(dǎo)致缺血性腦卒中的特異性標(biāo)志物。例如，Degraba等[12]發(fā)現(xiàn)在頸動(dòng)脈粥樣硬化患者血清中有4個(gè)差異蛋白表達(dá)顯著增高；Rao等[13]在高LDL缺血性腦卒中患者的栓子中檢測(cè)到與炎癥相關(guān)的蛋白質(zhì)(例如整合素α-M)；Dayon等[14]發(fā)現(xiàn)腦梗死后梗死組織、血液中差異蛋白的含量具有一致性，提示血漿標(biāo)志物可在一定程度上反映梗死灶的病理生理變化。因此，利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)可以從蛋白翻譯層面揭示缺血性腦卒中的病理生理變化，有利于缺血性腦卒中的早期診斷和識(shí)別。

2 蛋白質(zhì)組學(xué)在缺血性腦卒中診斷中的應(yīng)用

目前缺血性腦卒中的確診主要依賴影像學(xué)技術(shù)[15]，而頭顱CT檢查在發(fā)病24～48 h內(nèi)才會(huì)出現(xiàn)低密度灶，不利于該病的早期診斷，因此開展關(guān)于缺血性腦卒中早期診斷的研究顯得尤為重要。研究發(fā)現(xiàn)，利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)檢測(cè)缺血性腦卒中的生物學(xué)標(biāo)志物，有利于缺血性腦卒中的早期預(yù)防及診斷[16]。Pang等[17]檢測(cè)不同缺血時(shí)間節(jié)點(diǎn)的大鼠缺血半暗帶組織中的蛋白質(zhì)含量，發(fā)現(xiàn)半暗帶中Rho家族成員A(RhoA)和細(xì)胞分裂周期蛋白42的表達(dá)水平隨著缺血時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增加，故認(rèn)為Rho家族成員A和細(xì)胞分裂周期蛋白42可用于缺血性半暗帶的早期評(píng)估。趙新玲等[18]應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，血小板反應(yīng)蛋白1在缺血性腦卒中患者血漿中呈高表達(dá)，且其表達(dá)水平越高，患者預(yù)后越差，提示檢測(cè)血小板反應(yīng)蛋白1有助于缺血性腦卒中的早期診斷及預(yù)后評(píng)估。有研究者通過對(duì)液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，尿蛋白質(zhì)組學(xué)生物標(biāo)志物模型有助于缺血性腦卒中的診斷[19]。Anand等[20]發(fā)現(xiàn)腦卒中患者的血清神經(jīng)元特異性烯醇化酶水平高于健康人群，并與梗塞組織體積呈正相關(guān)，神經(jīng)元特異性烯醇化酶水平一般在缺血性腦卒中發(fā)病24 h后達(dá)到峰值，其達(dá)到峰值時(shí)間越長(zhǎng)，卒中越嚴(yán)重。因此，利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，從缺血性腦卒中患者的缺血半暗帶組織、血清、血漿、尿液等樣本中獲取相關(guān)生物學(xué)標(biāo)志物，可以作為缺血性腦卒中新的診斷方法，有利于提高早期診斷率，并且對(duì)更好地評(píng)估病情、預(yù)后，降低致殘率具有重要意義。

3 蛋白質(zhì)組學(xué)在缺血性腦卒中治療中的應(yīng)用

整體觀念是中醫(yī)藥診療疾病的一大特色，與蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)從整體水平研究疾病的相關(guān)蛋白在一定程度上具有相似性。通過蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對(duì)中醫(yī)藥治療缺血性腦卒中進(jìn)行深入研究，可發(fā)現(xiàn)多種蛋白質(zhì)、多靶標(biāo)、多信號(hào)通路共同調(diào)節(jié)缺血性腦卒中的分子機(jī)制，對(duì)臨床治療缺血性腦卒中具有重大意義[21]。

Hsu等[22]采用無標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)分析技術(shù)，觀察補(bǔ)陽還五湯在缺血性腦卒中治療中的療效，結(jié)果顯示，采用補(bǔ)陽還五湯治療不僅對(duì)腦梗死組織具有保護(hù)作用，還可以改善神經(jīng)系統(tǒng)疾病通路中的缺陷。Cui等[23]使用丹紅注射液對(duì)腦缺血大鼠進(jìn)行藥物干預(yù)，采用無標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)分析腦缺血損傷和修復(fù)后24 h海馬的蛋白質(zhì)表達(dá)，發(fā)現(xiàn)丹紅注射液和糖原合成酶激酶3β抑制劑均能減少缺血性損傷。有研究基于同位素標(biāo)記相對(duì)和絕對(duì)定量的蛋白質(zhì)組學(xué)和生物信息學(xué)技術(shù)，分析大黃治療大鼠大腦中動(dòng)脈閉塞模型的潛在機(jī)制，結(jié)果顯示，經(jīng)大黃治療后，大腦中動(dòng)脈閉塞大鼠的改良神經(jīng)學(xué)嚴(yán)重程度評(píng)分得到明顯改善，腦梗死體積顯著減少[24]。說明大黃可通過調(diào)節(jié)多種蛋白質(zhì)、靶標(biāo)等途徑對(duì)缺血性腦卒中發(fā)揮治療作用。Zhang等[25]采用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究川芎嗪硝酮對(duì)中風(fēng)動(dòng)物模型的治療效果，結(jié)果提示川芎嗪硝酮能抑制神經(jīng)炎癥標(biāo)志物波形蛋白的過度表達(dá)并減少膠質(zhì)原纖維酸性蛋白陽性細(xì)胞的數(shù)量，同時(shí)逆轉(zhuǎn)髓鞘形成相關(guān)蛋白2′，3′-環(huán)核苷酸3′-磷酸二酯酶的表達(dá)下調(diào)，并增加同側(cè)梗死區(qū)神經(jīng)元核抗原陽性細(xì)胞的數(shù)量，對(duì)缺血性腦卒中的治療起重要作用。以上關(guān)于蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的研究中，補(bǔ)陽還五湯、丹紅注射液、大黃、川芎嗪硝酮等藥物都在缺血性腦卒中的治療上發(fā)揮積極的作用，可進(jìn)一步揭示中藥治療缺血性腦卒中的作用機(jī)制，增加中藥治療缺血性腦卒中的說服力、可信度，同時(shí)拓寬缺血性腦卒中的治療途徑。

4 問題與展望

4.1 更新蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù) 高通量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，已為疾病的診治提供了精準(zhǔn)靶點(diǎn)，近年來，一些蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)方法不斷更新[26]。其中，無標(biāo)記小分子探針技術(shù)作為蛋白質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域的新興技術(shù)之一，其基于蛋白質(zhì)組進(jìn)行靶點(diǎn)篩選，具有無需對(duì)小分子成分進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾與改造的特點(diǎn)，更適用于復(fù)雜的中藥化學(xué)成分分析，有利于發(fā)現(xiàn)中藥作用的新靶點(diǎn)[27]。同時(shí)，有學(xué)者開發(fā)了綜合多組分路徑解析算法，可以輕松追蹤信號(hào)通路，提供更準(zhǔn)確的藥物設(shè)計(jì)和更有效的治療策略[28]。更新蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)可以探索更為精準(zhǔn)的靶點(diǎn)，對(duì)缺血性腦卒中的診斷及用藥有更精確的把握。

4.2 更新蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在疾病研究中的思路 應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)探討疾病的進(jìn)展演變，需要更新的研究思路作為支撐。有研究者使用肽基質(zhì)輔助激光解吸/電離質(zhì)譜成像技術(shù)，在原發(fā)腫瘤樣本中鑒別出轉(zhuǎn)移因子[29]；有學(xué)者采用同位素標(biāo)記相對(duì)和絕對(duì)定量技術(shù)結(jié)合二維液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析技術(shù)，檢測(cè)差異表達(dá)蛋白在鼻咽癌組織標(biāo)本中的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)三結(jié)構(gòu)域蛋白29和 Ras相關(guān)核蛋白表達(dá)水平與鼻咽癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[30]。這些發(fā)現(xiàn)為判斷腫瘤轉(zhuǎn)移提供了新途徑。但是，如何更好地把握缺血性腦卒中的疾病進(jìn)展仍是臨床面臨的難題，這需要在蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研發(fā)上有更新的思路，探討出新的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，研究出新的生物標(biāo)志物，以便更好地把控缺血性腦卒中的進(jìn)展。

4.3 蛋白質(zhì)組學(xué)在缺血性腦卒中的研究趨勢(shì) 利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)能發(fā)現(xiàn)疾病發(fā)生發(fā)展過程中的特異性生物學(xué)標(biāo)志物，為缺血性腦卒中的診斷和治療提供靶點(diǎn)，還可以對(duì)缺血性腦卒中治療過程中的蛋白質(zhì)變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，有利于臨床醫(yī)師更有計(jì)劃、有目的地完善治療方案，以提高對(duì)缺血性腦卒中患者的治療效果。但目前蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)仍有待進(jìn)一步完善，有關(guān)蛋白質(zhì)組學(xué)在缺血性腦卒中治療中的應(yīng)用主要集中在實(shí)驗(yàn)性研究，相關(guān)的特異性生物學(xué)標(biāo)志物存在與臨床結(jié)合不夠深入、研究數(shù)量不足、機(jī)理闡述不夠全面等諸多問題，這些都是未來蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的重點(diǎn)研究方向。