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「青莲聚焦」从唾液蛋白质组学看“糖尿病”

人阅读 发布时间:2022-05-17 13:56

青莲一夏,享科研,选青莲!

     糖尿病(DM是一种常见的代谢性疾病,表现为胰岛素分泌、胰岛素作用或两者都有缺陷,导致一种高血糖状态。其中2型糖尿病(T2DM)占全世界糖尿病病例的90%以上。T2DM可导致多个器官病变等并发症,还有许多与之相关的口腔病变表现,包括牙周炎、龋齿、口腔念珠菌病和唾液功能障碍。在糖尿病患者中,葡萄糖水平升高会导致唾液流速降低、pH值浓度降低和口腔环境变化,这很容易导致唾液性状的变化。近年来,唾液蛋白质组学取得了很大进展,已鉴定出4000多种蛋白质。此外,唾液蛋白质组学研究的重点是筛选口腔及相关疾病的新生物标志物,包括乳铁蛋白、白细胞介素-6和基质金属蛋白酶-8唾液因其简便、安全、经济、无创的采集方式等原因,在疾病的诊断和预后方面具有巨大的潜力。糖尿病影响唾液的成分,改变可能会影响口腔病变的发生率或体征,这一现象的发现引起了糖尿病研究人员的注意。 

 

文章通过LC-MS/MSDIA模式研究了血糖控制良好的T2DM患者(Gn=8)与血糖控制较差的患者(Pn=16)的全唾液蛋白质组学特征,在不同的葡萄糖控制水平下对唾液蛋白质组进行表征,以确定与调节的生物途径相关的差异蛋白,并评估用于疾病监测的潜在生物标记物。   

文章策略

  

 

  

结果速递

 1:全局分析和差异分析 通过DIA方法扫描的LC–MS/MS来对每个样本中的蛋白进行定性和定量。鉴定得到12985个肽段、1362个蛋白质,分别用Veen图和PCA主成分分析图显示了两组之间的相似性和差异性(图1 B(左上)C(右上))。在样本关系的PCA图中,各组之间的距离相对较近,组间存在部分分离。组内样本的组成相似,而样本在组间分别分布,表明这些样本在缩小的空间内具有良好的一致性和相似性。采用t-test进行差异分析,卡p value 0.05Fold change 1.5倍,得到差异蛋白的分析结果。与G组相比,P组的唾液样本中有40种蛋白质的表达显著不同,其中9种蛋白质显著上调。它们包括血红蛋白亚单位β、血红蛋白亚单位α2、血红蛋白亚单位α1、胱抑素B等(图1 A(左下))。基于差异表达蛋白质的G组和P组个体PCA图显示了组的部分分离(图1B(右下))。 

 

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1:样本中的蛋白统计及差异分析
 
 2:功能注释和分析
为了研究差异表达蛋白的功能,分别对上调和下调蛋白进行KEGGGO通路分析。发现非洲锥虫病、疟疾等相关通路表达被上调,差异蛋白细胞组成注释主要为结合珠蛋白(图2AB);唾液分泌相关通路被下调,差异蛋白细胞组成注释主要为核周内质网(图2CD)。
 
2差异表达的唾液蛋白功能注释 
3:候选蛋白质鉴别能力分析
在差异表达的蛋白质中,选择了三种具有高 AUC 值的差异表达蛋白质进行进一步分析:含硫氧还蛋白结构域的蛋白质 17 (TXNDC17,一种新型且高度保守的二硫键还原酶,可抑制 NF-κB 信号传导,这似乎与其抑制破骨细胞分化和骨吸收有关。它涉及许多生物过程,包括氧化应激和氧化还原反应,特别是过氧化物酶活性和 H2O2的还原)、酶原颗粒蛋白质 16B (ZG16B,具有组织表达特异性,常作为biomarker) 和 FAM3 代谢调节信号分子 D (FAM3D,分泌时间与胰高血糖素相反,其表达量的变化能够反映高血糖条件下体内促炎和抗炎状态、胰高血糖素和胰岛素分泌之间动态变化)。将每个样品中三种蛋白质的表达水平用于层次聚类分析(图3A),直观地反映了P组和G组之间的表达差异,表明两组之间存在部分明显的分离。样品 G02G04G07 和 G08 与 组中的其他样品相距甚远。一般来说,两种血糖控制状态之间这三种蛋白质的丰度存在差异,样本簇相对不同。 G组相比,TXNDC17在唾液中的表达增加,而在P组中,其他两种表达降低(图3B)。对唾液进行ROC曲线分析,以验证这三种蛋白质的分化能力。这些蛋白质区分不同HbA1c水平的能力如图3C所示。每种蛋白质的AUC范围为0.8020.823,而其组合值的AUC0.917。这意味着唾液中三者的联合应用具有较强的区分P组和G组的能力。3D显示了FAM3DZG16BTXNDC17的丰富生物过程。他们参与了各种各样的活动。FAM3D注释的GO术语包括胰岛素、胰高血糖素和信号转导的负调节,而ZG16B注释为视网膜内稳态。TXNDC17富含与刺激反应相关的生物过程,如过氧化物酶活性、细胞氧化剂解毒和肿瘤坏死因子介导的过程。此外,它们都参与生物调节和对刺激的反应,因此,这两个主要的功能过程处于中心位置。

 

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3候选蛋白质鉴别能力分析  

总结

本研究结果表明,40种蛋白质在血糖控制良好和不良的中老年人唾液中存在差异表达,在高血糖状态下,机体的氧化应激状态、炎症状态和激素分泌平衡都被打乱,从而引起包括视网膜病变在内的多种大血管和微血管并发症。这一假设也可以反映唾液蛋白成分可以显示出受高血糖影响的身体的大部分方面。未来对高血糖对身体和口腔的影响的进一步研究将具有不可估量的价值和潜力。

 期刊名称:Front Mol Biosci 2021
影响因子:4.188
样本策略:24samples(G组 n=8;P组 n=16)
技术策略:DIA-蛋白质组学文章名称:血糖水平对中老年2型糖尿病患者唾液蛋白质组的影响:一项观察性研究 
  

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