蛋白质组学专题 | 多篇高分文章解析蛋白质组学在心血管疾病中的应用

在前期心血管蛋白质组学推文中，迈维代谢汇总了100+篇文献，总结了50+蛋白质在心血管疾病中的功能：蛋白功能大汇总！殚精竭虑总结100篇文献与心血管疾病功能相关蛋白，文献数量足以表明蛋白质和心血管疾病息息相关。列表中不少蛋白质与炎症息息相关，如CRP（C反应蛋白）、IL-6、IL-18，CRP可识别炎症残余风险，IL-18是一种多效性促炎细胞因子。本期将以具体信号通路体现蛋白与心血管疾病的亲密关系，因此特整理了炎症相关蛋白调控心血管疾病机制，并总结了蛋白质组学在心血管研究中的应用思路，参考文献累计影响因子达174。

部分心血管疾病中蛋白质功能展示

局部和全身炎症都被认为对稳定型心血管疾病（CAD）进展为斑块不稳定和破裂具有显著影响。丰富的流行病学数据支持全身炎症与心血管结局之间的联系。如超过160,000名患者的分析显示CRP浓度与CVD风险之间存在持续关联。较高的基线C反应蛋白(CRP)与心血管事件（中风、心肌梗死）风险相关，风险的降低似乎与CRP的降低直接相关。以上可见炎症与心血管疾病关系紧密，而对炎症信号传导至关重要的促炎细胞因子的产生主要由NLRP3炎症小体控制。

在了解炎症与心血管疾病关系前，先来看看炎症经典途径：NLPR3炎症小体。NLRP3炎症小体是一种细胞内多蛋白复合物，NLRP3含有NACHT、LRR和PYD结构域的蛋白，作为分子平台激活胱冬肽酶-1，随后裂解pro-IL-1β和pro-IL-18产生促炎性IL-1β和IL-18。

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NLRP3炎症小体激活的分子途径（Abbate,A. et al,2022）

风险因素、心脏病和合并症可促进NLRP3炎性体激活的主要途径，可能导致心房颤动、急性心肌梗死和心力衰竭等疾病。风险因素，包括肠道菌群失调、肥胖、糖尿病、右心病和冠状动脉疾病，激活了包括TLR4、TNFR、IL-1R1等参与NLRP3炎症小体启动的跨膜受体，以及依赖于CaMKII、活性氧(ROS)和NF-κB的下游信号通路。炎症小体成分的组装（触发）由P2X7信号传导和K+消耗以及HDAC6介导。Caspase-1激活和GSDMD氨基末端(NT) 片段形成质膜孔允许从细胞中释放IL-1β和IL-18。同时，这些通路促进心律失常心房重构，包括自发的Ca2+释放事件、延迟后去极化，以及ERP缩短等。

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心血管疾病和危险因素诱导的NLRP3炎症体激活途径（DobromirDobrevet al,2022））

心房颤动（简称房颤）是最常见的持续性心律失常。随着年龄增长房颤的发生率不断增加，75岁以上人群可达10%。房颤时不仅比正常人心跳快得多，而且失去有效的收缩功能。房颤患病率还与冠心病、高血压病和心力衰竭等疾病有密切关系。

心脏细胞和免疫细胞之间的动态相互作用为促进和维持心房颤动创造了促炎基质。促进心房颤动的危险因素激活各种介质，这些介质通过心肌细胞上的PRR发出信号，从而激活心肌细胞NLRP3炎性体，导致IL-1β和IL-18释放以及依赖于CaMKII、活性氧(ROS)和NF-κB的信号通路。随后激活巨噬细胞上IL-1R1促炎信号的前馈放大，而IL-1R1介导的成纤维细胞刺激导致细胞外基质重塑。这些过程共同导致心肌细胞Ca2+处理异常，包括RYR2通道重塑、延迟后去极化、触发动作电位和异位活动，以及ERP缩短和纤维化结构重塑，从而诱导并维持房颤。

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心肌细胞-免疫细胞相互作用促进和维持心房颤动（DobromirDobrevet al,2022）

动脉粥样硬化是一种慢性过程，最终会导致斑块破裂和动脉粥样硬化血栓形成。炎症参与动脉粥样硬化共分为3个过程：(1)动脉管腔中的促炎性脂蛋白促进内皮功能障碍和通透性，导致血管内膜中脂质的积累和促炎细胞（白细胞）的迁移。(2)随着时间的推移，脂质（包括胆固醇）和炎症细胞的积累导致细胞因子的产生，包括IL-1α、NLRP3炎症小体激活，以及炎症小体依赖性的产生细胞因子IL-1β 和IL-18。这一过程使内皮功能障碍持续存在，损害血管舒张，激活白细胞，并促进氧化应激、斑块生长和动脉扩张（向外）重塑。(3)IL-1活性增加凝血因子，有助于血小板活化，促进斑块破裂和血栓形成。

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IL-1、炎症小体在动脉粥硬化种的作用（Abbate,A. et al.2020）

NLRP3炎症小体激活在缺血再灌注损伤中的作用。炎症小体激活后，促进caspase-1激活，并产生2个作用：(1)细胞焦亡，其在心脏中促进梗塞面积的增长；(2) 细胞因子的释放，例如白细胞介素1 β (IL -1 β) 和白细胞介素18(IL-18)，负责收缩功能障碍和通过细胞凋亡调节细胞死亡。

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Caspase-1 激活在心肌梗死中具有双重作用（MauroAGet al，2019）

长期冠状动脉闭塞导致心肌细胞坏死和AMI。在急性期，再灌注限制了坏死，但不会中断炎症反应。缺血和再灌注后炎症小体激活并通过细胞焦亡导致心肌细胞的急性损失。在亚急性期，局部产生的IL-1β降低心肌收缩力和心肌对β-肾上腺素能受体激动剂的反应，有利于不良心室重构和心力衰竭。在慢性期，局部或全身产生的IL-1β使收缩功能障碍、β-肾上腺素能受体反应性受损、不良心室重构进展和心力衰竭恶化。

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 IL-1 和炎症小体在急性心肌梗死和心力衰竭中的作用（Abbate,A. et al.2020）

心血管事件常在临床诊断之前或无特殊症状的情况下突然发生，因此，早期干预是降低发病的重要策略。临床上传统的心肌损伤标记物，无法提前预知不良心血管事件的发生。蛋白质可决定组织器官的结构和功能，因此其可应用于心血管疾病诊断与预后，既筛选标志物；其次可破译心血管疾病致病机制，并阐明药物开发和治疗干预的分子靶标。

靶向蛋白质组学改善二级预防中的心血管风险预测

期刊：Eur Heart J  

IF:35.855 

发表时间：2022.02

研究中采用OLink蛋白组技术对SMART队列（870名）、Express队列（700名）队列样本进行了检测，共定量了276种蛋白质。通过蛋白质数据构建二级预防中心血管风险模型，结果表明蛋白质模型表现明显优于临床风险模型。另外作者将SMART队列患者分为CRP低水平组和高水平的组，并针对两组进行分析。结果表明低CRP组的前10个预测蛋白中鉴定出四种不同的炎症蛋白，均与嗜中性粒细胞信号传导有关，这意味着低CRP组中存在促炎先天免疫激活的作用。

✦研究思路

针对疾病诊断与预后，可采用大队列进行蛋白组学研究，而后筛选标志物，并进行验证，具体研究思路见下图。

血浆蛋白组了解心力衰竭机制及潜在治疗靶点

期刊：Eur J Heart Fail

 IF:17.349 

发表时间：2019.08

本研究对50例死亡/住院治疗的心衰患者与50例无不良事件的心衰患者的血浆进行蛋白质组定量比较，共鉴定到3001种血浆蛋白。筛选差异蛋白质并进行蛋白互作分析、GO富集分析、KEGG富集分析，结果表明谷胱甘肽代谢、精氨酸和脯氨酸代谢以及丙酮酸代谢相关蛋白与心衰患者预后不良的发病机理有关，且精氨酸和丙酮酸可能是进一步改善心衰临床疗效的潜在治疗靶标。

近年来，随着技术的不断进步，蛋白质组逐步从方法学研究进入到了实际应用阶段，并在包括精准医学在内的各个研究领域中大放异彩。然而蛋白质组学研究仍面临着巨大挑战，主要为扫描速度和灵敏度限制了蛋白质的检出，4D蛋白质组学和Olink蛋白质组学技术应运而生，有效克服部分蛋白质组学研究困难问题，并大大提高生物样本中蛋白质的检出率。

●蛋白质检出数量多、样本检出稳定性高

●定性重复性高，更准确

●定量稳定性高，可重现性高

近两年Olink蛋白质组频发高分文章，并凭借其超敏、微量、有利于中低丰度蛋白检出等优势，迅速火爆医学与临床研究领域。为提供创新的蛋白质组学服务，迈维代谢紧跟科研前沿，提供Olink蛋白质组学检测服务。