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一文了解尿液蛋白质组学的“前生今世”,提前预判肾损伤风险! ...

2021-11-11| 发布者: 归去来兮| 查看: 83| 评论: 0|来自: 检验医学网

摘要: 蛋白质组(proteomic)的概念最早是由Wasinger 提出,指“一个基因组、一种生物或一种细胞/组织在特定时间、空间所表达出的全部蛋白质”。其主要是对蛋白进行定性、定量和功能分析研究,具有动态性和整体性,对肾脏等 ...

蛋白质组(proteomic)概念最早是由Wasinger 提出,指“一个基因组、一种生物或一种细胞/组织在特定时间、空间所表达出的全部蛋白质”。其主要是对蛋白进行定性、定量和功能分析研究,具有动态性和整体性,对肾脏等疾病的诊断、监测、治疗及预后具有重要作用。

        


1996 年

Marshall和Williams利用双向电泳技术绘制了正常人尿液蛋白的二维聚丙烯酰胺凝胶电泳(2-DPAGE) 图谱,提出尿蛋白组学(Urinary Proteomics) 概念,指利用蛋白组学技术高通量、系统性地分析与鉴定尿中所有蛋白分子并研究其生物功能。


1997 年

Heine等使用高效液相色谱——电离喷雾质谱(HPLC-ESI-MS)技术鉴定出了34个高丰度多肽及蛋白质片段。同年,Sarto等用2-DPAGE分离正常人及肾透明细胞癌(clear cell renal cell carcinoma,ccRCC)的肾组织蛋白,根据蛋白结构、化学及免疫特性在2789种多肽段中鉴定出了43种差异肽段,并发现有4种多肽在肾癌中表达缺失。


2006 年

21世纪,蛋白质组学的研究进入黄金时代。2006年,Mann实验室Adachi等分别使用线性离子阱与轨道离子阱质谱技术筛选出了1543种蛋白质,绘制了第一个较为全面的正常人类尿液蛋白质表达图谱。



2007年

Julian等应用CE-MS技术检测了400余例肾脏病患者尿液,将IgA肾病与正常人和其他肾脏病如糖尿病肾病、狼疮肾炎、乙肝相关性肾病等的尿蛋白质组做了对比分析,并且定义了一组与肾脏疾病相关的蛋白质,命名为“肾损伤系列蛋白”。


2009年

Kentsis等使用LC-MS技术鉴定出了2362种蛋白质,其中有1000余种是以往未被发现过的。此外,Beck等使用免疫共沉淀及LC-MS技术从膜性肾病患者的血液中筛选出了膜性肾病特异性自身抗体-M型磷脂酶A2受体抗体(anti-M typephospholipase A2 receptor,抗-PLA2R)其敏感性约为70%,特异性接近100%,目前已经应用于临床诊断中,此抗体的发现是膜性肾病最具突破性的研究进展。


2011年

Nagara等从正常人尿液中筛选出了的808种蛋白质,并鉴定了既往研究中共有的587种蛋白质,把他们定义为“核心尿液蛋白质组”。2012年,Zerefos等鉴定了558种正常人尿蛋白,并重点对其分子量和亚结构进行了测定。


2013年

Kalantari等使用纳升级液相色谱质谱联用技术和凝胶电泳初步分离联合液相色谱质谱技术对13例IgA肾病患者尿液样本进行了初步检测,并发现铜蓝蛋白、α1-微球蛋白、血红素结合蛋白、载脂蛋白AI、补体C3、维生素D结合蛋白、β2-微球蛋白视黄醇结合蛋白4等可作为IgA肾病预后的生物标志物。


2014 年

Zubiri等利用LC-MS/MS技术对352例糖尿病肾病(DKD)患者尿液中的外泌体进行分析,发现α1微球蛋白、酪氨酸甲基转移酶2C和电压依赖性阴离子通道蛋白1在DKD患者中是差异表达的。


2016 年

Aggarwal等使用MALDI-TOFMS/MS技术检测了88例系统性红斑狼疮患者及60名正常对照患者的尿液蛋白质,此研究将系统性红斑狼疮患者根据肾脏受累情况进行了分层,发现α1抗糜蛋白酶、触珠蛋白和视黄醇结合蛋白在肾脏受累患者中表达显著增多,并和肾脏病变活动性明显相关。


2017年

Di Meo等所做的一项较小样本量研究使用LC-MS/MS技术从6名老年人尿液中鉴定出2091种蛋白,并发现其中很多也存在于多种泌尿系统恶性肿瘤患者的尿蛋白质组中。


2019年

Koziolek等非标记质谱定量分析证实了尿液蛋白质组中E-钙黏蛋白质和胰石蛋白质1α具有DKD诊断价值。Kaburagi等人,发现DKD患者尿液蛋白质组中有104种蛋白质变化显著,其中afamin、CD44抗原和溶酶体相关膜糖蛋白质-2的水平与尿白蛋白肌酐比值和肾小球过滤率显著相关,早期肾功能下降的患者的尿afamin/肌酐比率明显更高。尿蛋白质标志物可预测DKD的进展。

         

尿液蛋白检测的优势

     
与血液、组织液生物样本相比,尿液的蛋白质检测有很大的优势:

① 尿液是完全无创、可无限制反复收集的生物样本,尿液检查易被患者接受;
② 与血液相比,尿液中的蛋白质及肽段更为稳定、不易降解,易于运输及储存;
③ 目前研究显示尿液中约含3 000~4 000 种蛋白质及多肽片段,而血液及组织液中蛋白十分复杂,均高达10 000 余种,因此尿液蛋白质更适合做检测分析;
④ 70%~75%的尿液蛋白质由泌尿系统产生,25%~30%来自于血浆滤过,因此尿液十分适用于泌尿系统疾病生物学标记物的研究。

尿液蛋白检测的局限性


① 正常尿液中的蛋白质浓度非常低(24h尿蛋白质排泄量﹤150 mg),约为血浆蛋白含量的千分之一,因此低丰度蛋白不易被检测到;
② 尿液蛋白受性别、年龄、个体差异、运动、采样时间等影响较大,据研究显示同一个体在一昼夜中上午的尿液含有更多的蛋白质,而不同天之间的蛋白浓度变化更大;
③ 一般采集晨起第二次尿或24h尿液作为检测样本。


近年来对正常人体、IgA 肾病、膜性肾病、急性肾损伤、肾透明细胞癌等肾脏疾病已进行了大规模蛋白质组学研究,正常人体尿液蛋白质组数据库已基本建立,各肾脏疾病的蛋白质组研究也均筛选出了部分有价值的生物学标记物。但由于各蛋白质组学研究技术及生物信息学分析工具的局限性,目前不同蛋白质分析技术所测得的蛋白质图谱有较大差异。目前对蛋白质组学的研究仍是冰山一角,蛋白质组学研究所获得的生物标志物潜在价值尚未被充分挖掘,还需要更深入的研究。

  
【参考文献】
[1]王述蔷, 耿晓东, 吴镝. 肾脏疾病尿液蛋白质组学研究进展[J]. 中华肾病研究电子杂志, 2017(3).
[2]和书航, 陈路路, 秦亮,等. 糖尿病肾病蛋白质组学研究进展[J]. 中国科学:生命科学, 51(4):28.
[3]蔺海旗, 陈亮, 唐璐,等. 尿液蛋白质组学评估机体病理性变化的意义[J]. 中国组织工程研究, 2021,25(20):3259-66.

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