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房水与血浆、脑脊液同属于体液的范畴,目前已有研究发现血浆和脑脊液中的部分蛋白参与某些疾病的发病机制,因此体液蛋白组学已成为一个重要的研究领域。房水是循环于眼前段的眼内透明液体,在眼部担负着非常重要的功能。房水中含有眼前段组织分泌的蛋白,许多眼病都伴有房水蛋白变化,而这些变化可能与眼病的发病机制和预后有关,因此房水蛋白的研究有助于发现相关眼部疾病的生物标记物,探索其发病机制,并进行新型治疗药物的开发。然而,现有的相关研究多采用ELISA方法,仅能同时检测少量数种蛋白,同时由于房水获得困难和含量较少等问题使房水蛋白质组学少有关注,因此我们引入较高敏感度、高通量的蛋白质组学方法进行房水蛋白图谱的分析,并选择数种眼部疾病进行差异蛋白质组学研究,以期筛选与上述疾病相关的房水蛋白,并为其他眼病的研究提供一个新的方法。
材料和方法
患者表面麻醉后,术者用27号注射器抽取房水0.1~0.2ml。用Braford方法进行蛋白浓度测定。
首先,分别取10例受试者的房水各50μl进行合并,共500μl。将样品脱盐并浓缩到300μl。进行酶解和还原烷基化后,使用LC MS/MS(液相色谱-电喷雾-串联质谱)进行质谱分析。
然后,收集数种眼病患者(含原发性开角型青光眼、慢性闭角型青光眼、高度近视和眼内镜术后并发症)(患者组)和单纯性老年性白内障患者(对照组)的房水,进行双向电泳,用Image-Scanner(Amersham pharmacia)图像扫描仪对图像进行扫描后,应用Imagemaster 2D platinum软件(AmershamBiosciences Inc,Amersham,UK)分析,分别比较各患者组及其对照组各蛋白点的差异,筛选差别具有统计学意义的点。使用LC MS/MS进行蛋白鉴定。
结果
在房水中共鉴定到104种蛋白,根据其功能可大致分为八类:结合蛋白、酶活性蛋白、钙调蛋白、信号转导蛋白、结构蛋白、细胞骨架蛋白、转运蛋白和其他(含功能不明确者)。其中结合蛋白最多,占37.50﹪。
在POAG组,共有7种蛋白上调,包括血清胱抑素c、caspase 14前体、白蛋白前体、转甲蛋白、前列腺素H2 D-异构酶、THAP域(含凋亡相关蛋白27)、转铁蛋白。
在CACG组,共有9种蛋白上调,包括血浆谷胱甘肽过氧化物酶前体3、白蛋白前体、S100钙结合蛋白A7、热休克蛋白27、脂肪酸结合蛋白5、维生素D结合蛋白前体、丝氨酸蛋白酶抑制剂、转铁蛋白、类钙调素3。
在高度近视组,共有3种蛋白上调,包括白蛋白前体、转甲蛋白、维生素D结合蛋白前体。
在眼内镜术后并发症患者房水中,有4种蛋白上调,包括转铁蛋白、α<,1>球蛋白、丝氨酸蛋白酶抑制剂、载脂蛋白B前体。
结论
1.首次应用Shotgun方法进行房水的蛋白质组学分析,建立比较全面的房水蛋白质组图谱。可检测到其他方法无法发现的蛋白种类,提示可能有其他蛋白参与眼部的病理生理过程。另外,发现房水中存在与部分眼部疾病发病机制相关的蛋白,提示该结果可用于进行生物标记物的筛选及蛋白芯片的开发。
2.POAG患者的房水中血清胱抑素C、caspase 14前体、转甲蛋白、前列腺素H2 D-异构酶、THAP域(含凋亡相关蛋白27)蛋白上调,上述蛋白可能参与POAG的发病机制。
3.高度近视患者的房水蛋白组成与对照组存在差异,包括分子量不同的白蛋白上调、部分较小分子量的转甲蛋白及维生素D结合蛋白上调。上述房水蛋白变化可能作为高度近视的生物标记物,并可能作为“停止”信号参与其发病机制。
4.眼内镜术后并发症患者的房水中出现的上调蛋白提示该患者的白内障形成可能与患者对眼内镜的特发性免疫反应有关。