荧光差异双向凝胶电泳/质谱鉴定卷烟烟气暴露致大鼠血浆蛋白的差异表达

Epidemiological studies have found that there are multiple pathways involving in the pathophysiology of smoking-induced disease which include oxidative stress, inflammation, endothelial dysfunction, abnormal lipid metabolism and others. Each pathway interact and inter-affect one another. However the specific disease mechanisms have not been fully elucidated due to the complexity of mechanisms and the limitation of technical analysis.. In order to develop on exploring tobacco pathogenic mechanism from the protein level, this project plan to perform subchronic smoking exposure of rats to different dose levels. Firstly, the exposure dose of smoke and early biological injury effects are assessed through measuring the biomarkers of exposure and effect. Secondly, differetial proteomics technology are employed to search changes in the protein expression profile of blood plasma, including fluorescent two-dimensional gel electrophoresis and mass spectrometry. In combination of bioinformatics data differentially expressed proteins are identified. Western blot and Elisa techniques are used to verify on the protein expression level. Finally, the dose-response relationship are analyzed between differentially expressed proteins, early biological injury effects and exposure level of smoke. Linking with the structure, function and biological significance of expression regulation of differentially expressed proteins, the possible roles of differentially expressed proteins in mechanisms of injury are made a profound analysis. .This research would provide a new clue for the exploration of smoking-induced disease pathogenesis, and a basis for the development of potential protein molecular markers.

流行病学研究发现吸烟诱发疾病是氧化应激、炎症反应、内皮功能紊乱、血脂代谢异常等多个机制参与，各机制之间相互影响、相互作用。但由于疾病机制的复杂性和分析技术的限制，具体的疾病机制尚未完全阐明。.为了发展从蛋白质水平研究烟草致病机制，本研究拟为对实验大鼠进行不同剂量亚慢性烟气暴露。首先，通过检测暴露生物标志物和效应生物标志物来评估烟气暴露量和早期生物学损伤效应；其次，运用差异蛋白质组学技术-荧光差异凝胶电泳和质谱，寻找血浆蛋白表达谱的变化，结合生物信息学数据进行差异蛋白的鉴定，用蛋白质印迹和酶联免疫吸附法对显著差异表达的蛋白水平进行验证。最后，分析差异表达蛋白、早期生物学损伤效应和烟气暴露水平的剂量反应关系，结合差异蛋白的结构功能和表达调控的生物学意义，推测差异表达蛋白在烟气暴露损伤机制中可能的作用通路。.本研究将为探索吸烟诱发疾病的发病机制提供新的线索，并为发展潜在蛋白分子标志物提供基础。

流行病学研究发现吸烟诱发疾病是氧化应激、炎症反应、内皮功能紊乱、血脂代谢异常等多个机制参与，各机制之间相互影响、相互作用。但由于疾病机制的复杂性和分析技术的限制，具体的疾病机制尚未完全阐明。为了发展从蛋白质水平研究烟草致病机制，本研究为对实验大鼠进行不同剂量亚慢性烟气暴露。首先，通过检测暴露生物标志物和效应生物标志物以评估烟气暴露量和早期生物学损伤效应；研究发现尿液可替宁含量显著升高，同烟气暴露指数呈显著正相关，可作为有效的烟气暴露生物标志物；烟气暴露致血液中肝肾功能指标和血脂代谢异常，并且肺组织炎症因子和抗氧化生物分子表达显著上升，肺部呈现明显病理损伤，包括肺气肿、支气管炎症、肺部淋巴细胞灶，说明烟气暴露致一定的机体损伤，并呈剂量相关。其次，运用同位素标记蛋白质组学技术，通过蛋白质相对定量的比较寻找肺组织差异表达蛋白，结合生物信息学数据进行差异蛋白的鉴定，再对差异蛋白质进行GO (gene ontology)和KEGG通路分析。分层聚类分析表明，相对于正常对照组，各暴露剂量组样本差异蛋白质表达量的上调与下调模式较为一致，同时表现一定的剂量相关性。GO 注释表明所有鉴定出的蛋白质中与分子功能相关的条目14个，其中占比例较高的是键合、催化活性、转运活性、酶调节活性、结构分子活性、受体；与生物过程相关的条目23个，其中占比例较高的是包括代谢过程、单有机体过程、刺激反应、生物调节；与细胞组分相关的条目16个，其中占比例较高的是中细胞器、大分子复合物、膜。蛋白相邻类的聚簇(COGs)分析表明所有鉴定出的蛋白被归类到26个COG簇中，主要的涉及通用功能预测、翻译后修饰/蛋白质周转/伴随蛋白、信号转导机制、能量发生与转换、脂类运输与代谢、氨基酸运输与代谢，细胞骨架。KEGG通路富集分析发现与对照组相比，低剂量组有显著性富集差异的通路27条，中剂量组有显著性富集差异的通路20条，高剂量组有显著性富集差异的通路46条，主要包括代谢通路、神经退行性疾病、氧化磷酸化、PPAR信号通路、脂肪酸代谢、肥大性心肌病、扩张性心肌病、心肌紧缩、焦点粘连、免疫缺陷、哮喘、NF-κB信号通路等。烟气暴露剂量越高，通路富集差异越显著。本研究为探索吸烟诱发疾病的发病机制提供新的线索，并为发展潜在蛋白分子标志物提供基础。