蛋白質組學技術在骨關節炎研究中的應用探討

葛曙光

山西醫科大學，山西太原 030000

隨著科技的發展以及人類對于基因的研究深入，生命科學已經進入一個后基因組學的時代。其中蛋白質組學是其中一個后基因組學時代的一個研究熱點。蛋白質組學是指研究生物體或者細胞內的蛋白質組成以及其相應規律的科學。主要是通過對樣品進行前處理后，對樣品中的蛋白質以及多胎碎片進行分離以及鑒定，同時對比數據庫中的蛋白質數據從而得到相應的生物信息。這對于病因不明確的疾病，了解其致病發病的機理以及治療途徑等均有著顯著的積極影響。骨關節炎癥是一種慢性疾病，對于患者的日常生活質量影響較大。目前臨床上對于骨關節炎的治療仍未有治療效果較為滿意的手段。通過了解骨關節炎的發病機理，針對性提出相應的治療方案，使得骨關節炎能夠得到更好的治療，取得滿意的臨床效果[1]。該文主要是對蛋白質組學技術應用在骨關節炎中進行研究討論。

1 蛋白組學技術

蛋白組學技術研究主要是圍繞兩種蛋白組學進行研究探討。一種是表達蛋白質組學，這主要是應用在生命科學的基礎研究；另一種是功能蛋白質組學，主要是研究與疾病有關的患者出現個體差異的表達蛋白質。對于臨床上研究，主要針對功能蛋白質組學進行一系列相關的研究。臨床蛋白質組學主要是針對以下幾個方法進行探討，其中包括疾病模型蛋白質組學研究、疾病生物標記物的研究、藥物蛋白質靶向藥物的研究。低豐度蛋白質在人體生命活動調節中起著重要的作用，因此蛋白質組學的研究熱點以及研究的難點主要是對低豐度蛋白質的分離以及鑒別。目前對于低豐度蛋白質的研究測定主要是通過兩種分析技術進行分析研究，最常用的是雙電泳技術以及質譜分析技術。這兩種技術共同特點是能夠分離樣品中的雜質同時能夠定量測定樣品中目標物質的含量。由于蛋白質的分子相對較大，而且較容易變形，因此對于蛋白質的研究，樣品的前處理是相對較為關鍵的步驟[2]。雙電泳技術主要是通過凝膠電泳將蛋白質進行高效的分離后，得到轉錄后的蛋白質異構體，然后通過數據的查詢對比，以及根據測定樣品的等電位點以及分子量等信息，分析樣品的生物活性以及根據斑塊的大小等進行定量分析。而質譜技術主要是對樣品進行離子化，對蛋白質樣品進行蛋白質的分子量以及氨基酸序列的分析。質譜技術屬于半定量的分析方法，可以串聯其他技術與質譜技術一起進行分析定量鑒別使用。

2 骨關節蛋白組學研究

人體關節中一般包括有三大標本部分，分別是軟骨標本、關節液標本以及滑膜標本。不同的標本類型有著不同的處理方法。在蛋白組學中樣品的前處理是整個研究過程中較為關鍵的環節。以下將對各種不同關節類型的樣品的前處理進行分析討論。

2.1 軟骨關節前處理

其中軟骨標本包括軟骨細胞以及軟骨蛋白組學的研究。其中軟骨細胞分離主要是在胰蛋白酶或者膠原酶在接近人體體溫37℃進行軟骨細胞的分離，然后在DMEM以及10%的FCS的條件下進行軟骨細胞的培養。培養后需要手機軟骨細胞進行原代培養，主要是利于胰蛋白酶的消化作用進行收集以及培養。然后在采用尿酸溶解緩沖液提取蛋白質，即可完成前處理。而軟骨蛋白質組學的研究則主要是在-80℃的條件下進行粉碎，然后在NaCL以及HEPES的緩沖液中進行蛋白質的提取，采用CPC沉淀的方法將聚集蛋白聚糖去除，然后進行蛋白質的沉淀，經過DOC以及TCA的樣本洗滌后，在尿酸溶解緩沖液中溶解，然后進行軟骨的蛋白質組學研究[3]。

一般對于關節炎病理的研究主要是采用動物模型。一般采用小鼠作為實驗動物，這是由于小鼠的個體差異較少，并且其對照較好，因此主要應用在骨關節炎的研究中。目前一些研究已經在病理狀態下以及正常狀態下找到兩者蛋白質的差異，對于發病機制等仍需要進一步研究探索。

2.2 關節液的蛋白質組學研究

對于關節液的前處理，主要有以下幾步。采集關節液的標本后，需要采用親和力較強的色譜進行白蛋白以及IgG的去除。然后采用DOC/TCA對樣本進行洗滌沉淀蛋白后將樣品溶解在尿素溶解緩沖液中，將蛋白質溶解，即可進行關節液的蛋白質組學研究。

關節液主要是在骨關節中起到潤滑的作用，關節液中含有部分從軟骨關節中釋放的蛋白質。這部分蛋白質會隨著關節液和血液之間的交換將部分的軟骨細胞以及基質帶到血液中。因此對于關節液的研究，還可以從血漿中進行。目前已經有研究證實[9]在關節液以及血液中能夠發現部分的關節炎癥的標記物。這對于靶向藥物的開發等有著重要的提示意義。一旦骨關節炎標記物能在血液中被鑒定，能提高骨關節炎的診斷的速度以及準確率。因此，蛋白質組學技術對于骨關節炎癥的診斷也有一定的積極意義。

2.3 滑膜蛋白質組學研究

滑膜同樣也分為滑膜細胞以及滑膜蛋白質組學研究。其中滑膜細胞的研究需要在胰蛋白酶的作用下，在37℃的反應條件下進行滑膜細胞的分離，然后在RPMI以及10%的FCS的條件下進行軟骨細胞的培養，然后在胰蛋白酶的消化下進行軟骨細胞的收集以及原代培養，然后在尿素溶解緩沖溶液中進行蛋白質的提取，即可進行滑膜細胞蛋白質組學的研究[5]。而對于滑膜蛋白質組學的研究則主要是在-80℃的條件下進行粉碎，然后在飛例子裂解緩沖液中進行蛋白質的提取，然后采用DOC/TCA對樣本進行洗滌將蛋白質進行沉淀，然后在尿素溶解緩沖液中將蛋白質進行溶解，隨即可開始滑膜蛋白質組學的研究[6]。

3 骨關節炎炎癥細胞的研究

臨床上已經證實，前炎性細胞因子，腫瘤壞死因子是導致骨關節炎發病的主要的炎癥致病因子。蛋白組組學的其中一種技術是將這些導致發生骨關節炎的因子對軟骨細胞進行刺激以及移植，觀察軟骨發病以及退變的過程，這對于研究軟骨發病以及退變的機制研究有著重要的意義。同時在小鼠的軟骨移植物種出現有類似的組織生長因子碎片。在動物骨關節炎模型中，可以觀察到組織生產因子在骨關節炎中的關節炎軟骨以及關節液的表達中會受到一定的反饋性調劑。

4 討論

由于人體組成含有大量的蛋白質，蛋白質組學技術的應用越來越廣泛，并且在骨關節炎的研究中取得相應的成效，對于骨關節炎的發病機制以及相應的治療手段仍處于初步的研究開發階段。目前主要是以發現差異蛋白為主。另外對于蛋白質組學在骨關節炎的研究分析手段、研究方法以及數據處理等方面仍需要進一步的發展。蛋白質組學為日后骨關節炎研究、骨關節炎的發病機制以及值得相應的藥物和治療方案中均具有積極重大的意義。

[1]安丙辰，戴尅戎.蛋白質組學技術在骨關節炎研究中的應用[J].國際骨科學雜志,2010(4):197-199.

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[3]梁清華，蔣勇前，熊新貴，等.痹腫消湯干預類風濕關節炎患者外周血單個核細胞蛋白質組學研究[J].中國中西醫結合雜志，2010（11）：1160-1164.

[4]萬春友，馮強，張福江，等.類風濕關節炎患者血清轉甲狀腺素蛋白化學修飾的蛋白質組學分析[J].檢驗醫學，2011（3）：185-189.

[5]王建光.類風濕性關節炎滑膜成纖維細胞的比較蛋白質組學研究[D].上海：第二軍醫大學,2011.

[6]謝秀麗，劉健，萬磊，等.活動期類風濕關節炎蛋白質代謝變化及相關性分析[J].中華中醫藥學刊,2010(5)：982-985.