结核性胸腔积液与恶性胸腔积液的比较蛋白质组学研究

【摘要】目的：如何鉴别结核性胸腔积液与恶性胸腔积液，是目前临床上的一大难点。由于胸腔积液邻近受损组织，在肺部相关疾病中其局部病理改变较其它体液应具有更高的敏感性及特异性，并且胸腔积液中富含血浆蛋白，炎性细胞、上皮细胞及肿瘤细胞等分泌的蛋白，这些蛋白可能有潜在的诊断价值。目前，蛋白质组学技术的兴起为寻找特异蛋白标志物提供了新的契机。本研究应用非标记（Labelfree）定量蛋白质方法分析比较了结核性胸腔积液与恶性胸腔积液蛋白质组，并对感兴趣的差异蛋白进行临床验证，旨在发现能用于鉴别结核性胸腔积液与恶性胸腔积液的标志性蛋白。方法：1.采用Labelfree定量蛋白质组策略对5例结核性胸腔积液与5例恶性胸腔积液进行蛋白质组分析检测；通过GO注释对定量比较蛋白组学鉴定的差异蛋白进行GO功能分类，利用KEGG软件寻找与鉴定差异蛋白关系最密切的病理通路。2.为进一步确认Labelfree定量结果的可靠性，应用蛋白质印迹法（Westernblot）方法对部分差异蛋白的表达情况进行验证。3.应用酶联免疫吸附测定法（Elisa）对候选蛋白在50例结核性胸腔积液与30例恶性胸腔积液中进行初步临床验证，利用支持向量机进一步筛选候选差异蛋白以建立诊断模型，并判断该模型的诊断价值。结果：1.利用液相色谱-电喷雾电离串联质谱技术，我们从5例结核性胸腔积液、5例恶性胸腔积液样本中共鉴定出了92个P＜0.05的差异蛋白。根据ProfileAnalysis2.0软件的设定标准，结核性胸腔积液组与恶性胸腔积液组比较共有63个显著差异蛋白，与恶性胸腔积液组比较，结核性胸腔积液组显著性上调蛋白31个，显著性下调蛋白32个。对差异蛋白进行生物信息学分析，发现定位于囊泡与细胞外的差异蛋白最多；分子功能分类中酶抑制功能与蛋白结合功能占了绝大多数；生物学过程分析，这些差异蛋白具有多样性生物学过程，与免疫反应，稳态过程，防御反应，凝血功能，炎性反应，蛋白成熟过程，补体激活，细胞凋亡，宿主细胞进程等密切相关。KEGG通路分析，我们发现补体和凝血级联反应通路、HIF-1信号通路、非小细胞肺癌通路、ErbB信号通路、p53信号通路等都存在蛋白的富集。这些功能和信号通路可能在结核性或恶性胸腔积液形成过程中发挥了重要作用。2.从差异蛋白中，我们选择了15个蛋白（免疫球蛋白κ链C蛋白、补体C9、维生素D结合蛋白、铜蓝蛋白、α2-HS-糖蛋白、α2巨球蛋白、α1酸性糖蛋白、粘蛋白2、补体C4、触珠蛋白、激肽原1、纤维蛋白原γ链、纤维蛋白原β链、载脂蛋白A-I、磷酸化应激诱导蛋白1）进行Westernblot验证，结果发现除3种蛋白表达变化趋势与Labelfree定量结果不一致外，其余12种蛋白表达变化趋势均同Labelfree定量结果一致（80.0%的准确率）。这就直接证明了Labelfree定量蛋白质组分析结果的可靠性。3.利用Elisa方法，我们进一步对免疫球蛋白κ链C蛋白、补体C9、α2-HS-糖蛋白、维生素D结合蛋白、铜蓝蛋白、α2巨球蛋白、激肽原1、粘蛋白2、α1酸性糖蛋白这9个候选蛋白在50例结核性胸腔积液与30例恶性胸腔积液样本中进行了临床验证。与恶性胸腔积液比较，免疫球蛋白κ链C蛋白、补体C9、α2-HS-糖蛋白、维生素D结合蛋白、铜蓝蛋白、α2巨球蛋白在结核性胸腔积液中显著性高表达（P＜0.05）；激肽原1在结核性胸腔积液中显著性低表达（P＜0.05）；而粘蛋白2和α1酸性糖蛋白在两组间无统计学差异（P＞0.05）。对这7个有统计学差异的蛋白进行ROC曲线分析发现，这些蛋白如果作为单一的诊断标记物，它们的诊断效能均不是十分理想（ROC曲线下面积＜0.9）。因此，我们采用支持向量机方法优选出免疫球蛋白κ链C蛋白、补体C9、α2-HS-糖蛋白、激肽原1这4个蛋白建立诊断模型。该模型的敏感度为96.0%，特异度为100.0%，准确度为97.5%，ROC曲线下面积为0.965，表明由这4个蛋白建立的诊断模型诊断准确性很高。结论：运用Labelfree定量蛋白质组学技术分析结核性胸腔积液与恶性胸腔积液差异蛋白质组，是寻找特异蛋白标志物的高效、可行的研究策略。免疫球蛋白κ链C蛋白、补体C9、α2-HS-糖蛋白、激肽原1这4个蛋白质可作为潜在的生物标志物群用于鉴别结核性胸腔积液与恶性胸腔积液。
【作者】张霞；
【导师】李琦；张宗德；
【作者基本信息】北京市结核病胸部肿瘤研究所，内科学，2014，博士
【关键词】结核性胸腔积液；恶性胸腔积液；定量蛋白质组学；非标记；生物标志物；诊断；

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