Lancet子刊（IF=25）| 英国邓迪大学团队利用蛋白质组学鉴定疾病严重程度及治疗反应的关键标志物

2021-03-17 00:47:36, Dr.Mei 上海吉凯基因医学科技股份有限公司

支气管扩张主要为中性粒细胞性炎症性疾病，中性粒细胞胞外陷阱(NET)的形成是一种宿主防御的方法，已涉及多种炎症疾病。由于对导致严重疾病的潜在机制知之甚少，目前还没有针对中性粒细胞炎症的既定治疗方法。

英国邓迪大学James D Chalmers教授带领跨国研究团队在Lancet Respir Med上发表文章《Neutrophil extracellular traps, disease severity, and antibiotic response in bronchiectasis: an international, observational, multicohort study》。

主要研究内容

1. 使用液相色谱-串联质谱法在英国邓迪的支气管扩张患者(n=40)中鉴定与疾病严重程度相关的蛋白质组学生物标志物；

2. 在英国TAYBRIDGE队列的175名患者和来自意大利、西班牙和美国的275名患者的人群队列中做进一步验证；

3. 调查致病菌是否影响严重支气管扩张患者的NET浓度；

4. 评估大环内酯治疗减少支气管扩张患者NET浓度的可能性与原因。

研究结果

蛋白质组学鉴定轻度和重度支气管扩张患者的痰液样本

从40例重症和轻微患者的痰液标本中鉴别出709种蛋白质，鉴定出96个差异表达蛋白质，大多数蛋白质与中性粒细胞炎症有关，包括RETN (ADSF), S100-A9 (MRP-14) ，S100-A8 (CFAG), ELANE (HLE), AZU1 (azurocidin), MPO (myeloperoxidase), LCN2 (NGAL)。探究这些蛋白与支气管扩张严重程度，发现在年龄和性别上没有显著差异，而中性粒细胞蛋白与频繁发作、慢性感染状态和放射性严重程度之间的关系最为一致。选择与严重疾病相关的蛋白进行ELISA验证,研究结果表明支气管扩张的严重程度可能与中性粒细胞胞外陷阱NET s蛋白的增加有关。

鉴定与支气管扩张的疾病严重程度相关的生物标志物——NETs

为了检验NETs与支气管扩张的疾病严重程度相关性，作者比较了支气管扩张患者(n=151)、囊性纤维化患者(n=9)、COPD患者(n=66)、哮喘患者(n=10)和健康对照组 (n=13)中NETs的浓度。支气管扩张和囊性纤维化患者的痰液NETs浓度相似，但远高于COPD、哮喘和健康对照组。

对BRIDGE队列的175例支气管扩张患者的痰液NETs与支气管扩张严重程度的相关性分析，NETs与疾病严重程度呈正相关，在有严重加重病史的患者中显著较高，与患者的生活质量得分QoL-B RSS负相关。NETs浓度（分为低中高三档）能够预测首次病情恶化的时间，NETs高浓度患者的死亡率增加，在预测支气管扩张患者因病情加重和死亡率而入院时，显示出中等的敏感性、特异性和鉴别度。

抗生素治疗严重支气管扩张疾病效果的机制探究

NETs浓度的升高伴随着菌群多样性的下降，随着Proteobacteria相对丰度和细菌载量的增加而增加。因此，下一步假设抗生素治疗可以减少支气管扩张加重患者的NETs。

作者研究了支气管扩张加重患者在接受14天全身抗生素治疗后的痰液样本的蛋白组。收集20例支气管扩张患者的痰样本，在病情加重的第1天，在抗生素治疗结束后的第14天，共40例样本。蛋白质组学分析显示，抗生素治疗与39个蛋白在痰中的表达改变相关(23个下调，16个上调)。通路分析显示，上调和下调的蛋白具有相同的中性粒细胞脱颗粒和先天免疫系统的过度表达通路。在11个与中性粒细胞脱颗粒相关的下调蛋白中，已知有10个为网络相关蛋白。

长期大环内酯治疗抑制NET形成的原因分析

在之前的研究中，长期大环内酯治疗被认为对Paeruginosa没有抗菌效果，也没有改变感染Pseudomonas患者的微生物组，但在体外已被证明抑制NET的形成。26例感染Paeruginosa的支气管扩张患者，每星期三次服用阿奇霉素250毫克，持续1年显著降低NET浓度。在另一验证队列AMAZES ，通过对27例接受阿奇霉素治疗和20例接受安慰剂治疗（其中阿奇霉素组12名患者和安慰剂组10名患者是嗜酸性）长达1年的跟踪，结果表明，长期大环内酯治疗抑制NET形成，主要是对非嗜酸性粒细胞疾病患者有影响。

总结

在这项研究中，作者发现痰蛋白组学是评估支气管扩张患者宿主炎症反应的有力工具，确定了NETs在支气管扩张疾病严重程度和治疗反应中的关键作用。在轻度和重度疾病之间的大多数差异表达蛋白是中性粒细胞来源的，并与已发表的NETs蛋白组一致。NETs在支气管扩张患者的痰中含量丰富，与囊性纤维化患者的痰中含量相似，NETs是病理生理学的公认组成部分。本研究确认NETs作为严重支气管扩张中炎症的主导机制，首次为新一代特异性直接靶向炎症疗法提供了一个潜在的机会。

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