基于DIA技术的颈部动脉夹层所致缺血性脑卒中的血清蛋白质组学研究

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背景与目的:颈部动脉夹层(cervical artery dissection,CAD)是指各种原因引起的内膜撕裂导致血液流入颈部动脉管壁内,使管壁分离形成壁内血肿,从而可以引起头颈部疼痛、颅神经麻痹、急性缺血性脑卒中(acute ischemic stroke,AIS)、蛛网膜下腔出血(subarachnoidhemorrhage,SAH)等临床表现和疾病。CAD按受累血管可分为颈内动脉夹层(internal carotid artery dissection,ICAD)和椎动脉夹层(vertebral artery dissection,VAD)。在青年卒中的病因中,CAD的重要性是无可争议的。尽管近年来随着先进成像技术的发展,CAD已被越来越多的人认识到,但当仅依赖于影像学检查时,其诊断的准确性仍不理想,易被误分类为动脉粥样硬化。此外,高分辨率磁共振成像等影像学技术稀缺、价格昂贵且耗时,应用不易普及。CAD和大动脉粥样硬化(large artery atherosclerosis,LAA)导致AIS的机制并不相同,防治亦有所不同,而早期诊治可以对患者的预后产生积极的影响。因此,寻找一种相对简单的生物标志物,对CAD和LAA进行快速、准确地鉴别诊断具有重要的临床意义。目前血液蛋白质组学技术已广泛应用于缺血性脑血管病研究,已经发现一些与早期诊断、功能预后及卒中病因学分型相关的候选生物标志物。数据非依赖采集(data independent acquisition,DIA)技术在蛋白质组学领域具有良好的应用前景,已成为探索各种疾病诊断、治疗和预后的潜在生物标志物的有力手段。目前寻找CAD生物标记物的相关蛋白组学研究很少,且尚未有研究报道CAD与LAA型AIS的血清蛋白质组学差异。本研究应用DIA定量蛋白质组学技术对CAD所致AIS、LAA型AIS患者和正常对照组的血清样本进行检测和鉴定,通过生物信息学分析进一步筛选候选差异表达蛋白,以期发现CAD的潜在生物标志物,为更好地阐明CAD的病理生理机制打下基础,并为CAD的诊断与鉴别诊断提供新的思路。方法:本研究为病例对照研究,病例组来自郑州大学第一附属医院缺血性脑血管病数据库和血清库2019年2月至2021年5月期间确诊为CAD所致AIS的患者,选择其中单发性ICAD或VAD、发病距离抽血时间≤7天的首发卒中患者20例,为CAD-AIS组;以及同期住院治疗、首发卒中且责任血管为颈部动脉的LAA型AIS患者20例,为LAA-AIS组;对照组为同期就诊于体检中心的健康人群,既往无脑卒中和心肌梗死病史。CAD和LAA流行病学中的好发年龄并不相同,故而将对照组设为青年对照组和老年对照组,各10例。应用DIA定量蛋白质组学方法检测各组的血清样本,符合差异表达倍数大于1.2且P值小于0.05的筛选标准的蛋白质视为差异表达蛋白。将CAD-AIS组与青年对照组比较,差异蛋白定义为“CAD-AIS差异表达蛋白”;将LAA-AIS组与老年对照组比较,差异蛋白定义为“LAA-AIS差异表达蛋白”;通过交集分析及韦恩图展示,将CAD-AIS差异表达蛋白与LAA-AIS差异表达蛋白的交集外的差异蛋白分别定义为:“CAD差异表达蛋白”及“LAA差异表达蛋白”。利用GO功能注释与富集分析、KEGG通路注释及富集分析、蛋白互作网络分析等生物信息学方法对差异表达蛋白进一步分析,并查阅相关文献,进而初步筛选候选差异表达蛋白。绘制候选差异表达蛋白的受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线,分析候选差异表达蛋白的潜在诊断价值。结果:1.根据质谱分析、数据库检索共鉴定出585种蛋白质;CAD-AIS组和青年对照组相比,有27个差异上调蛋白,有20个差异下调蛋白;LAA-AIS组和老年对照组相比,有23个差异上调蛋白,有40个差异下调蛋白。通过交集分析,CAD差异表达蛋白有35个,LAA差异表达蛋白有51个。2.通过生物信息学分析,结果提示CAD差异表达蛋白主要参与体液免疫反应等生物学过程,并涉及补体和凝血级联等通路。3.初步筛选出补体C1q亚组分亚基B(complement C1 q subcomponent subunit B,C1QB)和甲状腺素结合球蛋白(thyroxine-binding globulin,TBG)两种候选差异蛋白。C1QB鉴别CAD和LAA所致AIS的ROC曲线下面积为0.840(95%CI:0.690-0.936,P<0.001),TBG 鉴别 CAD 和 LAA 所致 AIS 的 ROC 曲线下面积为 0.780(95%CI:0.621-0.895,P<0.001)。结论:本研究应用DIA定量蛋白质组学技术初步确定了 CAD及LAA所致缺血性脑卒中患者的血清蛋白质组学特征。生物信息学分析提示CAD差异表达蛋白主要参与体液免疫反应等生物学过程,并涉及补体反应等通路。此外,C1QB和TBG可能作为CAD所致AIS的潜在血清生物标志物。这些结果突出了蛋白质组学揭示CAD病理生理机制的潜力,并为进一步探索CAD的诊断及鉴别诊断提供了新的思路。
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