基于蛋白质组学的中医药防治脑卒中应用研究进展_马春玉.pdf

doi:10 3969/j issn 1002 7386 2023 02 029综述与讲座基于蛋白质组学的中医药防治脑卒中应用研究进展马春玉牛萍王新娜于子乔于俊超王旭董富香赵德喜项目来源:国家自然科学基金面上项目(编号:81774224);吉林省科技发展计划项目(编号:20200201412JC);吉林省卫生健康科技能力提升计划项目(编号:2021JC070)作者单位:130117长春市，长春中医药大学(马春玉、于子乔、于俊超、王旭、董富香);长春中医药大学附属医院脑病中心(牛萍、王新娜、赵德喜)通讯作者:赵德喜E-mail:dexizhao1006163 com【摘要】脑卒中具有致残率、致死率、复发率高的特点，是世界范围的公共卫生问题。目前，主要基于患者临床症状、体征及影像学检查等对脑卒中进行诊断，效果相对有限;脑卒中治疗药物研究也需寻找新方法、新技术的参与，为其提供物质解释。中医药在防治脑卒中方面具有独特优势，且随着现代中医的发展，干预方法逐渐丰富，基础研究日渐深入。蛋白质组学能够动态、整体和定量地考察疾病发生、发展过程中蛋白质种类和数量的改变，在中医药防治脑卒中方面取得了很大的进展，可能为脑卒中的预防、诊断及治疗提供新思路。有利于推进精准医学的发展和人民健康水平的提高。因此，本文将对蛋白质组学在揭示脑卒中发病机制、诊断及应用于中医药治疗脑卒中的情况作一简要综述。【关键词】中医药;脑卒中;蛋白质组学【中图分类号】R 743 3【文献标识码】A【文章编号】1002 7386(2023)02 0273 05Proteomics-based research progress of traditional Chinese medicine in the prevention and treatment of cerebral strokeMA Chunyu*，NIU Ping，WANG Xinna，et al*Changchun TCM University，Jilin，Changchun 130117，China【Abstract】The cerebral stroke has the characteristics of high disability，fatality，and recurrence rates，which is aworldwide public health problem At present，the diagnosis of cerebral stroke is mainly based on the clinical symptoms，signsand imaging examinations of patients，but，the effect is relatively limited The researches about the drugs for the treatment ofcerebral stroke also urgently need to find new methods and new technologies to provide material explanations for themTraditional Chinese medicine has unique advantages in the prevention and treatment of cerebral stroke，moreover，with thedevelopment of modern Chinese medicine，the intervention methods are gradually enriched，and the basic research is graduallydeepened Proteomics can dynamically，holistically and quantitatively investigate the changes of protein types and quantitiesduring the occurrence and development of diseases Great progress has been made in the prevention and treatment of cerebralstroke by Chinese medicine，which may provide new ideas for the prevention，diagnosis and treatment of cerebral stroke，whichis conducive to promoting the development of precision medicine and the improvement of people s health Therefore，this articlewill briefly review the application of proteomics in revealing the pathogenesis and diagnosis of cerebral stroke and theapplication of traditional Chinese medicine in treatment of cerebral stroke【Key words】traditional Chinese medicine;cerebral stroke;proteomics脑卒中是世界范围的公共卫生问题，位列全球死亡原因的第 2 位1。我国的形势更为严峻，脑卒中死亡人数约占年总死亡人数的 1/42，3。蛋白组测序是研究基因表达调控机制的一个重要工具4。近年来，研究人员在进行疾病机制阐释和新药研发的过程中，广泛应用蛋白质组学技术。在疾病研究方面，该技术对阐明肿瘤、糖尿病和呼吸系统疾病的病理过程具有重要意义5 8。在药物研究方面，蛋白质组学的应用为药物作用机制9 及中药新药的研发10 提供了新思路。在中医药防治重大疾病的研究中，越来越多科研工作者认识到应用蛋白质组学技术的重要性。通过对疾病及新药的研究，以期得到预测、治疗疾病及预测预后的生物学标志物，在此基础上开发新药物，以推进精准医学的发展和人民健康水平的提高。中医早在内经 一书中就对脑卒中有了相关阐述，后世医书中也不乏对这一疾病的记载。总结各代医家对本病认识的相关论述，并基于现代人体质、发病特点等因素，现代中医学家们已总结出本病的病因病机，而基于病因病机而发展出来的治则、治法、方剂，指导了很多中医人的临床应用，且治疗效果显著。研究发现，脑血管病可归因于单基因遗传病的人群极少，故脑卒中损伤人体的途径并不是单一的，而是多种因素共同影响的结果11，如通过兴奋性氨基酸12、谷氨酸13 等代谢产372河北医药 2023 年 1 月 第 45 卷 第 2 期Hebei Medical Journal，2023，Vol 45 Jan No.2物的毒性作用、凋亡细胞的激活14、小胶质细胞活化15 等共同作用。另外，本病伴发疾病较多，是一系列疾病共同作用的结果16。脑梗死、脑出血等既是国际上的重大疾病，又是疑难、复杂疾病的病种，是中西医临床与基础研究的热点。中医药疗法在治疗疾病时能够多靶点、多途径的干预疾病病理过程的发生发展，中医药在防治本病上优势显著。应用蛋白质组学技术阐释中医药防治脑卒中的研究已取得了很大的进展。本文将近 10 年基于蛋白质组学的中医药防治脑卒中的研究作如下综述。1蛋白质组学在揭示脑卒中发病机制、诊断中的应用蛋白质组学是通过各种技术手段对蛋白质在生物体内的表达进行多层次评估，从而掌握复杂的生理病理过程17，即获得蛋白质水平上的关于疾病发生、细胞代谢等过程的整体而全面的认识。近年来，蛋白质组学技术为脑卒中发病机制的研究提供了新思路，如帮助研究人员从蛋白质水平上更好地认识复杂的颅内、颅外脑血管体系损伤的可能原因，认识卒中发生相关的生物学通路18。越来越多的学者开始研究脑卒中发病机制及病程中的特异性标志物。1 1发病机制蛋白质聚集严重影响神经退行性疾病中的细胞活力19，但这是否也发生在缺血性脑损伤中仍无定论，故 Anja 等20 采用蛋白质组学的方法来确定脑缺血后聚集的蛋白质组，并对选定的聚集蛋白进行了验证。缺血/再灌注会诱导 RNA 结合蛋白和热休克蛋白、泛素、类泛素蛋白修饰分子和其他参与细胞信号转导的蛋白质的聚集。其中 RNA 结合蛋白构成了缺血中最大的聚集蛋白组。大多数自发性脑出血患者并未从外科手术中获益21，因此，明确脑出血的发病机制，以靶向治疗本病，对 ICH 的治疗意义重大，而应用蛋白质组学的方法可以为脑卒中发病机制寻找特异性标志物提供新思路。目前，神经成像和动物模型的研究提高了在分子水平上对脑出血病理、生理学的认知，并提出了神经损伤的 2 个阶段:早期机械损伤期和亚急性期，其共同特征是炎症和水肿。蛋白质组学有助于分析在急性脑出血患者中不同表达的血浆蛋白。Li 等22 运用血浆蛋白质组的方法研究了急性 ICH 的病理机制，以寻找新的生物标志物和治疗靶标，结果显示，ICH 发病急性期反应信号转导以巨噬细胞途径中一氧化氮(NO)和活性氧(ROS)的产生为主。脂多糖(LPS)、人载脂蛋白A4(APOA4)、胰 岛 素 样 生 长 因 子 结 合 蛋 白 2(IGFBP2)、重组蛋白(LBP)、溶菌酶(LYZ)和 O6-甲基鸟嘌呤 DNA 甲基转移酶(MGMT)是 ICH 发展中新的潜在生物标志物。筛选出的蛋白质和通路为 ICH 潜在的病理机制和治疗靶点提供了新的视角。本研究提供了一些参与脑出血的新途径，如 LXR/RXR 激活、急性期反应信号转导以及巨噬细胞通路中 NO 和 ROS的产生。在网络分析中，得出 p38MAPK 和 NFB 与脑出血继发性损伤期的进展和恶化有关。Rajaneekar 等23 应用定量蛋白质组学结合生物信息学，对脑出血后继发脑损伤的可能靶点及信号通路进行了研究，结果表明，细胞周期蛋白依赖性激酶 5(CKI-5)、E3 泛素蛋白连接酶、蛋白磷酸酶 2A-、蛋白磷酸酶 2A-、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、钙蛋白酶-8(calpain-8)、轴蛋白-1(axin-1)、隔蛋白-4(septin-4)等可能对 ICH 后继发的脑损伤产生作用。值得注意的是，本研究中研究人员分离了脑组织的单细胞悬液，这使得在蛋白质组学分析中能够观察到出血性脑损伤后细胞水平发生的变化，限制细胞外蛋白介导的信号掩蔽;同时，研究人员采用蛋白质组学方法结合生物信息学来分析脑出血后细胞水平上同侧脑区的分子变化。利用该方法，鉴定出假手术组和脑出血组之间的差异表达蛋白与凝血作用、纤溶酶原激活级联反应、p53 通路、EGF 受体信号通路、FGF 信号通路等 13 条显著的相关信号通路。Chen 等24 通过蛋白质组学方法探索 ICH 患者血肿周围组织的整体蛋白质表达谱，并确定潜在的病理生理学通路和蛋白质标志物，使用 iTRAQ 标记定量蛋白质组学技术，分析了 4 个 ICH 脑组织样本和 4 个非ICH 脑组织样本，经过生物信息学分析，发现差异表达的蛋白质主要参与止血过程、营养代谢信号通路和抗氧化通路，这是对 ICH 诱导的继发性脑损伤机制的新发现;使用临床前或临床样本对 ICH 诱导的继发性脑损伤的蛋白质组学研究有揭示损伤机制的潜力，使用一个二维的 iTRAQ-液体采用基于色谱-串联质谱(iTRAQ-2D-LC-MS/MS)的定量蛋白质组学方法，对ICH 患者的血肿周围脑组织和年龄匹配的非脑出血对照组进行分析对 ICH 的潜在分子病理学可提供新的研究视角。此外，纤维连接蛋白位于 PPI 网络的中心，并与各种蛋白质进行通信。1 2预防与早期诊断对于脑卒中预防及诊断生物标志物的研究，主要集中在提高对本病的诊断效率，优化诊断指标的时效性与速度;改善临床决策，提