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目的:1)利用蛋白质组学与代谢组学技术,对2型糖尿病气阴两虚证患者、2型糖尿病非气阴两虚证患者及健康人群的血浆进行差异表达蛋白质、差异代谢产物分析,寻找2型糖尿病气阴两虚证潜在的临床生物标志物;2)进一步筛选2型糖尿病气阴两虚证发病过程中可能涉及的代谢途径和信号通路,阐释2型糖尿病气阴两虚证的生物学基础。
方法:2018年5月-2018年9月期间于首都医科大学附属北京世纪坛医院纳入2型糖尿病气阴两虚患者30例(Q组),2型糖尿病非气阴两虚证患者30例(F组),健康对照组30例(N组)。第一部分证候研究:将2型糖尿病气阴两虚证组患者与非气阴两虚证组患者进行症状分布、主症次症积分、临床糖脂代谢指标的比较,探索临床常见糖脂代谢指标是否能初步区分中医证型。第二部分血浆蛋白质组学研究:采用Labelfree蛋白质组学方法对3组血浆样本进行差异蛋白分析,将质谱分析后的数据与Uniprot数据库进行比对分析,得到蛋白质鉴定结果,进一步通过差异蛋白选择标准进行筛选,得到组间差异表达蛋白,采用GO、KEGGpathway、String数据库及Cytoscape软件对差异表达蛋白进行生物信息学分析,并将候选差异蛋白进行ELISA验证。第三部分血浆代谢组学研究:采用LC-MS联用技术对3组血浆样本进行差异代谢产物分析,采用多维分析和单维分析相结合的方法筛选3组间差异代谢物,通过HMDB数据库进行搜库鉴定,并对筛选出的差异代谢物进行KEGGpathway分析,探索差异代谢物可能参与的代谢途径。进一步将蛋白质组学研究结果和代谢组学研究结果进行整合分析,筛选2型糖尿病气阴两虚证参与的重点信号通路,深入分析2型糖尿病气阴两虚证的生物学本质。
结果:第一部分证候研究结果:2型糖尿病气阴两虚证与非气阴两虚证在症状构成、症状量化积分方面显示出明显差异,而临床糖脂代谢指标方面不同中医证型之间无统计学差异。第二部分血浆蛋白质组学结果:label-free联合LC-MS/MS检测分析,蛋白质组学结果共鉴定到3948个肽段,362个蛋白,去除不合理或不可信(置信度不高)蛋白之后可信蛋白数目为331个。在2型糖尿病组与健康对照组间筛选出差异蛋白119个(包括角蛋白、免疫球蛋白变量、载脂蛋白L1、CD5抗原、凝血因子IX、C反应蛋白、补体因子D、血小板碱性蛋白、胰岛素样生长因子结合蛋白6、纤维蛋白原γ链等蛋白)其中上调表达的有55个,下调的有64个;2型糖尿病气阴两虚证组与非气阴两虚证组间筛选出差异蛋白89个(包括血浆铜蓝蛋白、磷酸甘油酸激酶1、α1抗胰凝乳蛋白酶、纤连蛋白、血浆蛋白酶C1抑制剂、妊娠带蛋白、脂联素、肽酶抑制剂16等),其中上调表达的有51个,下调的有38个;2型糖尿病气阴两虚证组与非气阴两虚证组、健康对照组间筛选出差异表达蛋白18个(包括抗α1抗胰凝乳蛋白酶、血管假性血友病因子、纤维蛋白原β链、C反应蛋白、蛋白S100-A9、妊娠带蛋白、纤维蛋白原样蛋白1、角蛋白类等),其中上调表达的有8个,下调的有10个。KEGGpathway分析发现PI3K-Akt信号通路(PI3K-Aktsignalingpathway)、肾素分泌(Reninsecretion)、IL-17信号通路(IL-17signalingpathway)、补体和凝血级联反应(Complementandcoagulationcascades)、脂肪细胞因子信号通路(Adipocytokinesignalingpathway)、胆固醇代谢(Cholesterolmetabolism)等信号通路与2型糖尿病气阴两虚证的发生发展密切相关。经ELISA验证后,初步筛选出2型糖尿病气阴两虚证的生物学标志物为纤维蛋白原β链、妊娠带蛋白、蛋白质S100-A9、α1抗胰凝乳蛋白酶、血管假性血友病因子。第三部分血浆代谢组学结果:采用LC-MS联用技术检测,代谢组学结果共鉴定到770个代谢产物。在2型糖尿病组与健康对照组间筛选出差异代谢产物32个(包括神经酰胺、组氨酸、谷氨酸、亮氨酸、二甲基烟酰胺、乙酰肉碱、溶血性磷脂酰胆碱、磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、溶血性磷脂酰乙醇胺等);2型糖尿病组气阴两虚证组与非气阴两虚证组间,筛选出差异代谢物12个(包括溶血性磷脂酰胆碱、磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、戊酰基肉碱、肌酸酐、脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸盐、组氨酸等);2型糖尿病气阴两虚证组与非气阴两虚证组、健康对照组间筛选出差异代谢物6个(包括溶血性磷脂酰胆碱、磷脂酰胆碱、组氨酸、戊酰基肉碱等)。KEGGpathway分析发现支链氨基酸合成与代谢途径、甘油磷脂代谢、丙氨酸,天冬氨酸和谷氨酸代谢途径可能与2型糖尿病及2型糖尿病气阴两虚证的发生发展密切相关。进一步整合蛋白质组学与代谢组学结果发现,支链氨基酸代谢通路(BCAAs)与PI3K-AKT信号通路密切相关,可能共同参与到2型糖尿病气阴两虚证的发生发展过程中。
结论:临床证候研究表明,常规糖脂代谢指标尚不能客观阐释2型糖尿病气阴两虚证的生物学物质基础;2型糖尿病气阴两虚证患者与非气阴两虚证患者、健康人群之间存在差异表达蛋白和差异代谢产物,从蛋白质和代谢物两个水平阐释了2型糖尿病气阴两虚证的生物学基础,并初步筛选出2型糖尿病气阴两虚证的生物学标志物为纤维蛋白原β链、妊娠带蛋白、蛋白质S100-A9、α1抗胰凝乳蛋白酶、血管假性血友病因子;差异表达蛋白和差异代谢产物及其参与的PI3K-AKT通路、补体凝血级联通路、肾素血管紧张素(RAAS)通路、支链氨基酸代谢通路(BCAA)、甘油磷脂代谢等通路与2型糖尿病气阴两虚证发生发展密切相关,进一步从生物分子网络角度阐释了2型糖尿病气阴两虚证的生物学本质;整合组学结果结合文献资料分析,认为血浆中高水平的支链氨基酸(BCAA)通过抑制PI3K-AKT通路,引起胰岛素信号通路受损,导致2型糖尿病气阴两虚证的发生发展。
方法:2018年5月-2018年9月期间于首都医科大学附属北京世纪坛医院纳入2型糖尿病气阴两虚患者30例(Q组),2型糖尿病非气阴两虚证患者30例(F组),健康对照组30例(N组)。第一部分证候研究:将2型糖尿病气阴两虚证组患者与非气阴两虚证组患者进行症状分布、主症次症积分、临床糖脂代谢指标的比较,探索临床常见糖脂代谢指标是否能初步区分中医证型。第二部分血浆蛋白质组学研究:采用Labelfree蛋白质组学方法对3组血浆样本进行差异蛋白分析,将质谱分析后的数据与Uniprot数据库进行比对分析,得到蛋白质鉴定结果,进一步通过差异蛋白选择标准进行筛选,得到组间差异表达蛋白,采用GO、KEGGpathway、String数据库及Cytoscape软件对差异表达蛋白进行生物信息学分析,并将候选差异蛋白进行ELISA验证。第三部分血浆代谢组学研究:采用LC-MS联用技术对3组血浆样本进行差异代谢产物分析,采用多维分析和单维分析相结合的方法筛选3组间差异代谢物,通过HMDB数据库进行搜库鉴定,并对筛选出的差异代谢物进行KEGGpathway分析,探索差异代谢物可能参与的代谢途径。进一步将蛋白质组学研究结果和代谢组学研究结果进行整合分析,筛选2型糖尿病气阴两虚证参与的重点信号通路,深入分析2型糖尿病气阴两虚证的生物学本质。
结果:第一部分证候研究结果:2型糖尿病气阴两虚证与非气阴两虚证在症状构成、症状量化积分方面显示出明显差异,而临床糖脂代谢指标方面不同中医证型之间无统计学差异。第二部分血浆蛋白质组学结果:label-free联合LC-MS/MS检测分析,蛋白质组学结果共鉴定到3948个肽段,362个蛋白,去除不合理或不可信(置信度不高)蛋白之后可信蛋白数目为331个。在2型糖尿病组与健康对照组间筛选出差异蛋白119个(包括角蛋白、免疫球蛋白变量、载脂蛋白L1、CD5抗原、凝血因子IX、C反应蛋白、补体因子D、血小板碱性蛋白、胰岛素样生长因子结合蛋白6、纤维蛋白原γ链等蛋白)其中上调表达的有55个,下调的有64个;2型糖尿病气阴两虚证组与非气阴两虚证组间筛选出差异蛋白89个(包括血浆铜蓝蛋白、磷酸甘油酸激酶1、α1抗胰凝乳蛋白酶、纤连蛋白、血浆蛋白酶C1抑制剂、妊娠带蛋白、脂联素、肽酶抑制剂16等),其中上调表达的有51个,下调的有38个;2型糖尿病气阴两虚证组与非气阴两虚证组、健康对照组间筛选出差异表达蛋白18个(包括抗α1抗胰凝乳蛋白酶、血管假性血友病因子、纤维蛋白原β链、C反应蛋白、蛋白S100-A9、妊娠带蛋白、纤维蛋白原样蛋白1、角蛋白类等),其中上调表达的有8个,下调的有10个。KEGGpathway分析发现PI3K-Akt信号通路(PI3K-Aktsignalingpathway)、肾素分泌(Reninsecretion)、IL-17信号通路(IL-17signalingpathway)、补体和凝血级联反应(Complementandcoagulationcascades)、脂肪细胞因子信号通路(Adipocytokinesignalingpathway)、胆固醇代谢(Cholesterolmetabolism)等信号通路与2型糖尿病气阴两虚证的发生发展密切相关。经ELISA验证后,初步筛选出2型糖尿病气阴两虚证的生物学标志物为纤维蛋白原β链、妊娠带蛋白、蛋白质S100-A9、α1抗胰凝乳蛋白酶、血管假性血友病因子。第三部分血浆代谢组学结果:采用LC-MS联用技术检测,代谢组学结果共鉴定到770个代谢产物。在2型糖尿病组与健康对照组间筛选出差异代谢产物32个(包括神经酰胺、组氨酸、谷氨酸、亮氨酸、二甲基烟酰胺、乙酰肉碱、溶血性磷脂酰胆碱、磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、溶血性磷脂酰乙醇胺等);2型糖尿病组气阴两虚证组与非气阴两虚证组间,筛选出差异代谢物12个(包括溶血性磷脂酰胆碱、磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、戊酰基肉碱、肌酸酐、脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸盐、组氨酸等);2型糖尿病气阴两虚证组与非气阴两虚证组、健康对照组间筛选出差异代谢物6个(包括溶血性磷脂酰胆碱、磷脂酰胆碱、组氨酸、戊酰基肉碱等)。KEGGpathway分析发现支链氨基酸合成与代谢途径、甘油磷脂代谢、丙氨酸,天冬氨酸和谷氨酸代谢途径可能与2型糖尿病及2型糖尿病气阴两虚证的发生发展密切相关。进一步整合蛋白质组学与代谢组学结果发现,支链氨基酸代谢通路(BCAAs)与PI3K-AKT信号通路密切相关,可能共同参与到2型糖尿病气阴两虚证的发生发展过程中。
结论:临床证候研究表明,常规糖脂代谢指标尚不能客观阐释2型糖尿病气阴两虚证的生物学物质基础;2型糖尿病气阴两虚证患者与非气阴两虚证患者、健康人群之间存在差异表达蛋白和差异代谢产物,从蛋白质和代谢物两个水平阐释了2型糖尿病气阴两虚证的生物学基础,并初步筛选出2型糖尿病气阴两虚证的生物学标志物为纤维蛋白原β链、妊娠带蛋白、蛋白质S100-A9、α1抗胰凝乳蛋白酶、血管假性血友病因子;差异表达蛋白和差异代谢产物及其参与的PI3K-AKT通路、补体凝血级联通路、肾素血管紧张素(RAAS)通路、支链氨基酸代谢通路(BCAA)、甘油磷脂代谢等通路与2型糖尿病气阴两虚证发生发展密切相关,进一步从生物分子网络角度阐释了2型糖尿病气阴两虚证的生物学本质;整合组学结果结合文献资料分析,认为血浆中高水平的支链氨基酸(BCAA)通过抑制PI3K-AKT通路,引起胰岛素信号通路受损,导致2型糖尿病气阴两虚证的发生发展。