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心血管疾病是全球的头号死因，根据世界卫生组织2016年统计数据，占全球总死亡人数的31%。心力衰竭（Heart Failure, HF），又称心衰，是大多数心脏病发展的终末阶段 ，其发病率高，总体预后很差。随机临床研究显示，其4-5年以内的病死率是40%-50%。是危害全民健康的最重要的心血管疾病之一，也是当今心血管领域最受关注的研究热点之一。血液是进入人体蛋白质组及其对疾病和治疗反应的理想窗口，基于血液的蛋白质组学分析，可帮助我们发现心力衰竭的发病机理和新的治疗靶点，对改善心力衰竭的临床预后提供了新的可能。
近日，心血管领域专业期刊European Journal of Heart Failure（IF =13.965）在线发表了关于心力衰竭的蛋白质组学最新研究成果。来自莱斯特格伦菲尔德医院的研究人员，运用改进的血浆蛋白质组学分析方法，对预后不良（死亡及再次住院）和预后良好的心力衰竭患者血浆样本进行定量分析，研究揭示了代谢过程在心力衰竭患者临床预后中的核心作用。
研究结果表明，心力衰竭患者预后不良的发病机理中涉及谷胱甘肽代谢，精氨酸和脯氨酸代谢以及丙酮酸代谢相关的蛋白质簇；谷胱甘肽，精氨酸和脯氨酸以及丙酮酸途径被激活，这些途径可能是改善心力衰竭患者预后不良疗法的潜在目标。图1.血浆蛋白质组学方法揭示心力衰竭患者的发病机理及其与临床预后效果
血液中的大量高丰度蛋白及个体差异，是血液蛋白质组定量的一大挑战。为了保证血浆蛋白质组分析的检测深度和灵敏度，研究者选择了含50例预后不良的心力衰竭患者，和50例预后良好的HF患者血浆样本（样本策略），使用（2D）LC-ESI-MS / MS在HDMSE模式下与多亲和力去除系统（MARS 14）相结合的方法（质谱策略），在两组样本共鉴定出3001个定量血浆蛋白（分20组分，FDR卡值1％）。与正常的HF组相比，死亡/住院治疗HF组中有1426个上调蛋白和1562个下调蛋白（图2）。
此外，两个HF组中鉴定出97种表达显著高于两倍的蛋白（P <0.05），其中包括51种上调蛋白和46种下调蛋白。其GO功能分类显示它们参与了HF的多个生物学过程（图3）。其中与代谢过程相关蛋白所占比例最高，占比21.4％（59），与生物过程的调节有关的蛋白占比20.3％（56）；与刺激，细胞组织和生物发生以及运输的反应相关的蛋白分别是14.9％（41），12.0％（33）和9.8％（27）；其余的蛋白质参与了各种生物学过程，例如细胞成分的移动，细胞分化，防御反应，细胞稳态，细胞死亡，细胞分裂，发育，细胞生长，细胞增殖，凝血和细胞通讯。
图3. 预后不良心力衰竭患者中重要差异表达蛋白的GO富集分析
为了探索显著差异表达蛋白间的相互作用信息，研究者使用带有ClueGO插件的Cytoscape软件对97个显著差异表达蛋白进行了功能概述。GO富集分析和显著差异表达蛋白的KEGG通路证实了代谢过程在HF患者临床预后中的核心作用。研究表明，HF患者预后不良的发病机理主要涉及谷胱甘肽代谢，精氨酸和脯氨酸代谢以及丙酮酸代谢相关的蛋白质簇（图4）。
图4. 新陈代谢在心力衰竭患者不良临床预后中的核心作用
综上所述，本文利用改进的血浆蛋白质组学方法，揭示了HF发病机理及其与HF患者临床预后联系的了解，新发现的关键蛋白质可能作为新的治疗靶点用于设计新药以改善心衰的临床预后。 研究也再次表明了蛋白质组学在研究生物系统健康和疾病的强大作用。
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往期精彩回顾
[1] Cao T H., et al., 2019, Plasma proteomic approach in patients with heart failure: insights into pathogenesis of disease progression and potential novel treatment targets. European journal of heart failure.本文由景杰学术团队原创，欢迎转发到朋友圈。如有转载、投稿、等其他合作需求，请添加微信ptm-market咨询。