肽组学和蛋白质组学技术筛选颅脑损伤促进骨折愈合的关键分子

颅脑损伤促进骨折愈合这一临床现象30年前已被关注，但至今没有在颅脑损伤患者血液中筛选出促进骨折愈合的关键分子。其主因是早期研究者注意寻找颅脑损伤血液中的促进骨折愈合大分子物质，而蛋白等大分子无法通过血脑屏障，致使既往筛选工作未能得到结果。分子量在200-800之间的小分子物质，在颅脑损伤后可进入到血液，到达骨折部位促进骨愈合。我们前期研究建立了血液肽组研究技术，分段筛选了颅脑损伤动物血液中促进成骨细胞增殖和骨折愈合的物质，发现这种促进骨折愈合的物质主要存在于颅脑损伤动物血液低分子量组分。前期研究为寻找颅脑损伤后释放到血液中的促进骨折愈合的关键分子奠定基础。本项目拟用肽组学和蛋白质组学技术筛选颅脑损伤动物血液和脑损伤部位促进骨折愈合的关键成分，并在细胞和动物模型上筛选，验证。项目的完成可在分子水平进一步阐明颅脑损伤和骨折愈合的关系及分子机制，还可能寻找到新的促进骨折愈合的分子。

临床实践证据显示颅脑损伤合并骨折的患者比单纯骨折患者的骨折愈合快、骨痂生长快且数量多，预示颅脑损伤可能会促进骨折愈合。虽然大量的证据显示颅脑损伤与异位骨化、快速的骨连接和肥大骨痂密切相关，但其潜在的分子机制仍不明确。有假说认为，颅脑损伤后可能由于血脑屏障的破坏或机体的系统反应造成血液内一些分子浓度改变，这些分子进一步调节了患肢骨折的愈合。本项目旨在前期工作基础上，借助易于操作的动物模型，利用蛋白质组学和多肽组学等技术，开展颅脑损伤血清中生物活性分子表达谱研究，探究差异分子与颅脑损伤促进骨折愈合的关系，初步探讨其潜在的分子机制以及论证个别差异分子作为潜在药物靶点的可能。首先，我们在动物水平上证实颅脑损伤合并骨折大鼠患肢骨折愈合质量显著高于单纯骨折大鼠，并且细胞水平的研究表明颅脑损伤大鼠血清能够促进成骨细胞MC3T3-E1 增殖和BGLAP 的表达，提示可能颅脑损伤后血液中一些分子通过调节成骨细胞的数量和骨组织的矿化影响骨折愈合。其次，开展了基于2-DE和质谱技术的血清蛋白质组学研究，发现颅脑损伤后血清Hp和IL6显著上调，生物信息学分析显示Hp 和IL6 可能在骨折愈合的血肿炎症期扮演重要角色。再次，采用GC-MS技术开展了血清代谢谱研究，结果显示花生四烯酸在颅脑损伤后血清中显著上调，且它能够促进成骨细胞MC3T3-E1的增殖和BGLAP的表达，这些发现提示花生四烯酸通过调控成骨细胞增殖和BGLAP 的表达影响骨形成和矿化。还有，开展了颅脑损伤大鼠血清多肽组学研究。我们通过上述研究证实在颅脑损伤后血液中一些分子显著上调，并且它们可能在骨折愈合过程中扮演着重要的调控作用，这些发现对于探讨和理解颅脑损伤后骨折愈合加速的分子机制提供了新的线索。