钙化主动脉瓣狭窄过程中细胞外基质重塑的蛋白质组学和降解组学特征

《Molecular Medicine》：Proteomic and degradomic signatures of extracellular matrix remodeling in calcific aortic valve stenosis

　　

摘要

背景

主动脉瓣狭窄是一种进行性的纤维炎症性瓣膜疾病，具有重大的临床负担，目前尚无能够改变疾病进程的药物治疗方法。确定与血栓炎症激活及细胞外基质重塑相关的分子通路，可能会为未来的治疗靶点选择和生物标志物开发提供依据。

方法

从患有严重主动脉瓣狭窄的患者以及非狭窄性手术对照组（主动脉反流）中提取的人体主动脉瓣，采用多层质谱技术对其进行分析。通过无标记蛋白质组学方法（数据独立采集）量化全局蛋白质变化。利用以细胞外基质为焦点的半胰蛋白酶肽工作流程研究细胞外基质的蛋白水解情况。通过检测羟脯氨酸富集情况来评估胶原的质性重塑。利用多重检验校正方法（假发现率）评估蛋白质的差异表达水平。通过靶向多重反应监测验证选定候选蛋白，并通过组织学方法评估弹性纤维的完整性。

结果

我们在严重主动脉瓣狭窄患者中发现了594种发生显著变化的蛋白质，其中补体/凝血途径和细胞外基质相关通路的相关蛋白表达显著上调。靶向多重反应监测证实了这些关键的血栓炎症相关及基质相关蛋白质。半胰蛋白酶酶解分析显示，细胞外基质的降解特征主要由富含亮氨酸的小分子蛋白聚糖（如decorin、lumican、PRELP）、fibrillin-1和collagen VI主导，这与蛋白质水解主要针对基质结构支架的特性一致。组织学检查发现狭窄瓣叶中的弹性纤维呈现明显碎片化现象。胶原翻译后修饰分析显示，尽管总胶原含量变化不大，但某些胶原链中的羟脯氨酸含量增加，表明存在质性重塑而非单纯的蛋白质积累。

结论

一个整合了蛋白质组学、降解组学和翻译后修饰分析的框架揭示了严重主动脉瓣狭窄患者中血栓炎症激活与基质分解及胶原质性重塑的同时发生，这些发现有助于未来生物标志物的开发和治疗靶点的发现。