蛋白質組學在急性胰腺炎中研究進展

龔騰綜述，夏先明，蘇松審校

(瀘州醫學院附屬醫院肝膽外科，四川瀘州 646000)

蛋白質組學在急性胰腺炎中研究進展

龔騰綜述，夏先明，蘇松審校

(瀘州醫學院附屬醫院肝膽外科，四川瀘州 646000)

隨著人類基因組計劃取得的巨大成功，生命科學的研究已實質性地進入后基因組時代，即對基因功能的研究。蛋白質組學作為基因功能研究的重要工具，已經廣泛用于生命科學研究的各個領域，其發展迅猛，是因蛋白質組學能夠較為全面的考察蛋白層面的表達情況，有利于獲得各種蛋白、多肽、因子等信息，從而對疾病的發病機制、診斷和治療進行更深入的研究。急性胰腺炎是臨床常見的急腹癥，發病急驟，病情危重而復雜，鑒于蛋白質組學的巨大應用前景，本文綜述蛋白質組學在急性胰腺炎中的研究進展。

蛋白質組學；急性胰腺炎；差異；

急性胰腺炎是臨床常見的急腹癥，發病急驟，病情危重而復雜。急性胰腺炎分為輕型和重型，重癥急性胰腺炎的確切機制至今尚不清楚，病情危重，其病死率高達30%～40%[1]。因此，探明急性胰腺炎發病機制、確定診斷標準以及早期嚴重程度判定標準仍是當務之急。蛋白質組學的研究特點和內容給我們提供了一個全新的思路。蛋白質組學技術在研究蛋白的復雜性方面扮演著重要角色[2]，它是以細胞或組織不同時間、環境的所有蛋白質為研究對象，從總體上研究其蛋白的種類，相互作用以及功能結構的方法[3]。它作為一種強大的工具，它不僅可以證實靶點多肽或蛋白質存在與否，而且可以對上調或下調的蛋白質表達進行定量分析，因而我們能通過蛋白質組學技術探討急性胰腺炎的發病機制，評估早期嚴重程度，并為其轉歸和預后找到特異性的標志物。

1 蛋白質組學

蛋白質組學是通過對蛋白質的結構和功能的研究，了解蛋白質的表達量、結構及其代謝調節，并在蛋白水平上對血清、細胞和組織形成全面而深入的認識，了解疾病的發病機制、轉歸及預后，同時也相應的帶動了新藥開發和醫學技術的發展。蛋白質組研究大致可以分為二類：一類是針對細胞或組織所表達全部蛋白質；另一類則是以一個完整的生物學機制或與機制相關的全部蛋白質為著重點。

2 蛋白質組學的研究內容及其相關技術

2.1 蛋白質組學的研究內容蛋白質組學的研究內容大致包括以下四個方面：（1）蛋白質組成和成分的鑒定、蛋白質數據庫構建、新蛋白質的發現、同源性蛋白質之間的比較、蛋白質的加工和修飾分析等；(2)蛋白質家族功能的異同點、蛋白質的生與死、蛋白質代謝產物變化等；(3)重要代謝途徑的分子機制；(4)尋找靶分子、及腫瘤特異標記物及新藥靶點等。

2.2 蛋白質組學的研究流程蛋白質組學研究的基本路線是制備組織、細胞等蛋白樣品，然后大規模分離、分析和鑒定。蛋白質組學的研究流程大致包括以下四個方面：(1)確定你將研究的對象，即有明確可信的模型，如研究某一物種、個體、器官、組織、細胞、亞細胞乃至蛋白質復合體。(2)選取你所需的分離技術，如1-D、2-D、MS、LC、HPLC等。(3)鑒定蛋白質：分離后蛋白質須進行鑒定，主要的鑒定技術有質譜技術、EDman降解法、Western blot及氨基酸組成分析等。以質譜技術由于其靈敏度高、快速準確、易實現自動化，已成為蛋白質組研究中的主要蛋白質鑒定技術。

2.3 蛋白質組學研究的常用技術目前蛋白質組學研究最常用的技術是二維凝膠電泳和質譜分析[4-6]以及蛋白芯片技術。二維凝膠電泳是目前蛋白質組學研究的核心技術之一，也是使用范圍最廣泛的蛋白質分離技術，是目前技術條件下常用的唯一能夠連續在一塊膠上分離數千種蛋白質的方法，但二維凝膠電泳技術復雜，工作流程多，對分子量很大或者很小的蛋白質分離不好。質譜技術可以精確測量生物的大分子，也可應對小分子生物活性物進行定性或定量的分析，并具有準確、易操作、快速及普適性。蛋白芯片技術能同時從微量的樣品中檢測成千上萬個蛋白質或多肽，并且還具有快速、易行、高效等優點。

3 急性胰腺炎的發病機制

急性胰腺炎的發病機制比較復雜，發生發展受多個因素的影響[7-8]，至今仍未被闡述清楚。關于急性胰腺炎的發病機理學者們提出了眾多學說，比較有影響的有“胰酶自身消化學說”、“炎癥因子學說”、“氧化應激學說”、“細胞凋亡學說”、“胰腺腺泡內鈣超載學說”、“腸道細菌移位學說”、“胰腺微循環障礙學說”等。綜合以上各種學說，即在急性胰腺炎的發病早期，各種胰酶通過不同途徑相繼激活，各種炎癥介質、細胞因子以及大量的氧自由基的產生，繼而引發全身炎癥反應；內毒素釋放入血，在通過細胞因子的誘導及產生DIC；腸道屏障因各種因素被損壞，腸道細菌移位，從而引起嚴重感染，最終引發多器官功能衰竭。

4 急性胰腺炎的蛋白組學研究進展

自蛋白質組[9]概念提出以來，對其的研究發展極其迅猛，不論是基礎理論還是技術方法，都在不斷進步和完善，并且應用于生物醫學、農業科學等方面。對于急性胰腺炎而言，近年來已逐漸出現其與蛋白組學相關研究的報道：在臨床方面，Papachristou等[10]比較了21例輕癥急性胰腺炎（MAP)與7例重癥急性胰腺炎（SAP)血清蛋白質組學的特點。結果發現兩組AP之間有18個明顯差異的蛋白點，并且SAP患者血清分子質量43 000和117 000的兩個蛋白質明顯不同于MAP，通過比較證實其中分子質量為117 000的蛋白點對SAP和MAP的敏感性具有鑒別意義，敏感度為100%，特異度為81%。Flint等[11]則研究了SAP患者尿液中蛋白質組學的特點，結果發現SAP患者尿液中有17個蛋白峰，與MAP對照組具有明顯的差別，質譜分析證實其有21種差異的蛋白質成分。我國任俊等[12]通過比較SAP患者在治療前后蛋白質組表達差異，發現SAP治療前后一共檢測到血清中的132個點，其中質荷比2 000到40 000間共有27個差異點，并且相對分子質量為47 000的蛋白質在SAP病情緩解后表達明顯下調，而相對分子質量為115 000以及159 000的蛋白質在SAP患者治療后上調。在動物模型方面，國內Zhang等[13]研究了伴有高脂血癥的SAP的胰腺組織蛋白質組學特點，發現高脂血癥SAP與正常血脂AP組有59個差異點，并且有39個差異點經質譜分析成功鑒定，23個蛋白質在高脂血癥SAP組表達上調，16個點表達下調。而高脂血癥MAP與正常血脂MAP組分析到12個差異點，7個差異點經質譜分析成功鑒定，5個差異點在高脂血癥MAP表達下調，2個點在高脂血癥MAP中上調。國內龍有明等[14]觀察用牛黃膽酸鈉誘導的SAP大鼠胰腺組織在各個不同時間點蛋白質組學的變化，實驗發現SAP組與假手術組在24 h時共有46個表達差異的蛋白質峰，其中有37個差異點下調，9個差異點上調。SAP組與假手術在48 h時共有97個差異的蛋白質峰，54個差異點下調，43個差異點上調；在72 h時SAP組與假手術組有80個差異的蛋白質峰，其中70個點下調以及10個點上調。Yang等[15]研究了清胰顆粒對牛黃膽酸鈉誘導大鼠重癥急性胰腺炎胰腺組織中總蛋白表達變化的影響，經凝膠圖像處理軟件分析胰腺組織蛋白質組學變化，48 h時兩組有22個差異點，用藥后5個點蛋白上調，17個點下調。48 h時間點比較兩組表達差異超過4倍且穩定的蛋白質斑點共有9個，并通過質譜分析和數據庫檢索鑒定出這九種蛋白質。而Mittal等[16]則研究了大鼠的SAP模型腸系膜淋巴結蛋白組學特點，結果發現模型組有245個差異點，包括了35個差異點下調，210個差異點上調，并證實有7種蛋白質是胰腺代謝的酶類。García等[17]研究急性胰腺炎早期胰腺細胞溶酶體蛋白質組學的變化，為急性胰腺炎早期的病理生理研究提供了有價值的信息。總之，大量研究證實急性胰腺炎不同類型、不同時點蛋白表達存在差異，提示其對胰腺炎診斷及預后判定具有重要意義。

5 問題與展望

迄今為止急性胰腺炎的發病機制未能完全闡明，目前可行的實驗室檢查仍缺乏診斷及評估其嚴重程度的金標準，因此揭示急性胰腺炎內在發病機制，找到診斷和判定其嚴重程度及預后的特異性標志物迫在眉睫。隨著二維凝膠電泳、質譜分析及蛋白芯片等蛋白質組學技術的發展，蛋白質組學技術逐步應用于急性胰腺炎在血清、組織及胰液等的差異蛋白分析，為進一步在分子水平揭示該病發病機制，尋找診斷和判定其嚴重程度及預后的相關蛋白質提供了可能。雖然蛋白質組學方法在急性胰腺炎中的應用依然處在初期階段，需要更深入的探索和研究，但已經給我們提供了信息和思路。

[1]邵玉東.清胰湯對重癥急性胰腺炎治療價值的系統評價[J].中醫臨床研究,2012,(2):83.

[2]Gundry RL,Tchernyshyov I,Sheng S,et al.Expanding the mouse embryonic stem cell proteome:combining three proteomic approaches[J].Proteomics,2010,10(14):2728～2732.

[3]Simpson RJ,Dorow DS.Cancer proteomics:from signaling networks to tumor markers[J].Trends Biotechnol,2001,19(10 Suppl): S40～S48.

[4]Zabrouskov V,Ge Y,Schwartz J,et al.Unraveling molecular complexity of phosphorylated human cardiac troponin I by top down electron capture dissociation/electron transfer dissociation mass spectrometry[J].Mol Cell Proteomics,2008,7(10):1838～1849.

[5]Drews O,Zong C,Ping P.Exploring proteasome complexes by proteomic approaches[J].Proteomics,2007,7(7):1047-1058.

[6]Fero M,Pogliano K.Automated quantitative live cell fluorescence microscopy[J].Cold Spring Harb Perspect Biol,2010,2(8):a455.

[7]李震東,馬清涌,羅羽宏.Fas/FasL介導的caspase-3活化與急性胰腺炎腺泡細胞凋亡的關系[J].中國病理生理雜志,2009,25(6):1197-1201.

[8]唐詩彬,張肇達,吳路楊,等.急性壞死性胰腺炎大鼠白細胞L-選擇素表達和肌動蛋白分布的變化及中藥華西胰腺炎一號的影響[J].中國病理生理雜志,2009,25(7):1381-1385.

[9]Wasinger VC,Cordwell SJ,Cerpa-Poljak A,et al.Progress with gene-product mapping of the Mollicutes:Mycoplasma genitalium [J].Electrophoresis,1995,16(7):1090-1094.

[10]Papachristou GI,Malehorn DE,Lamb J,et al.Serum proteomic patterns as a predictor of severity in acute pancreatitis[J].Pancreatology,2007,7(4):317-324.

[11]Flint RS,Phillips AR,Farrant GJ,et al.Probing the urinary proteome of severe acute pancreatitis[J].HPB(Oxford),2007,9(6): 447-455.

[12]任俊,余開煥,馬鵬,等.重癥急性胰腺炎患者治療前后血清蛋白質組學的變化[J].中華胰腺病雜志,2012,12(13):147-149.

[13]Zhang W,Zhao Y,Zeng Y,et al.Hyperlipidemic versus normal-lipid acute necrotic pancreatitis:proteomic analysis using an animal model[J].Pancreas,2012,41(2):317-322.

[14]龍友明,肖小玉,崔淑蘭,等.大鼠重癥急性胰腺炎胰腺蛋白組學的初步研究[J].廣東藥學院學報,2010,26(3):319-321.

[15]Yang YS,Chen K,Ye S,et al.Differentially expressed proteins of severe acute pancreatitis intervened by Qingyi granule[J].Zhongguo Zhong Xi Yi Jie He Za Zhi,2013,33(1):60-64.

[16]Mittal A,Phillips AR,Middleditch M,et al.The proteome of mesentericlymph during acute pancreatitis and implications for treatmen t [J].JOP,2009,10(2):130-142.

[17]García-Hernández V,Sánchez-Bernal C,Sarmiento N,et al.Proteomic analysis of the soluble and the lysosomal+mitochondrial fractions from rat pancreas:Implications for cerulein-induced acute pancreatitis[J].Biochimica et Biophysica Acta(BBA)-Proteins and Proteomics,2012,1824(9):1058-1067.

R657.5+1

A

1003—6350（2014）05—0709—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.05.0274

2013-09-24)

夏先明。E-mail：xxm6206@126.com