基于蛋白组学分析放射性肠损伤模型差异蛋白的表达

目的通过单次10Gy照射剂量照射大鼠腹部,建立大鼠放射性肠损伤动物模型。采用蛋白质组学的方法筛选出大鼠肠道的差异表达蛋白,并寻找与急性放射性肠损伤相关的差异靶蛋白作为损伤标志物进行验证,为初步分析其在放射性肠损伤中的相关机制提供重要的实验依据,为放射性肠损伤潜在标志物的探讨提供新的思路。方法1.雄性SD大鼠10只,随机分为对照组和10Gy照射组,每组各5只。以单次大剂量照射10Gy组大鼠腹部。2.观察大鼠一般R428细胞培养状态改变:精神状况、活动度、体重、饮食量、排便次数及性状等。于第4天处死两组大鼠,解剖后肉眼观察肠腔变化及光镜下观察肠道组织病理改变,作为验证大鼠放射性肠损伤模型成功建立的标准。3.选取对照组和照射组肠道组织作蛋白组学ABT-199生产商分析,对蛋白通过提取、定量、检测等实验步骤得出差异表达蛋白。利用四种数据库进行功能注释,了解蛋白质功能特性,最后通过GO富集、KEGG通路、结构域富集、差异蛋白亚细胞定位及通路分析等方法,进一步研究差异蛋白在损伤中具有的生物学功能,筛选出差异蛋白。4.Western Blot方法验证所选差异蛋白表达水平。结果1.大鼠一般状态:照射组大鼠出现精神状态不佳,活动度降低,饮食减少,体重下降,排黏液便、次数增多等表现。2.病理学改变:对照组大鼠肠黏膜无损伤改变,照射组大鼠肠道绒毛短粗、脱落,肠隐窝变形,排列混乱,淋巴细胞和浆细胞浸润甚至出血。3.蛋白质组学分析表明:GO数据库分析差异表达蛋白主要参与了代谢、酶催化活性、有机物质代谢过程等;KEGG数据库分析显示共注释到133条信号通路,相关通路主要富集在氨基酸的生物合成、碳水化合物的消化和吸收、造血细胞谱系、肾素-血管紧张素系统和哮喘等通路,其中肾素血管紧张素系统差异蛋白富集程度最高,通路最具统计学意义;结构域富集分析发现在糖基水解酶,家族13,催化结构域中差异蛋白富集程度较高,亚细胞定位分析中发现胞外蛋白质占比较高。与对照组相比,照射组筛选出差异表达的蛋白质有114种,上调表达蛋白27种,下调表达蛋白87种。我们筛选Cartagena Protocol on Biosafety出一个与放射性肠损伤有意义的靶蛋白氨肽酶N,属于上调蛋白,差异倍数位于第三位。生物功能主要包括金属肽酶活性、水解酶活性、催化活性及离子结合等,涉及的通路包括代谢途径、肾素-血管紧张素系统、谷胱甘肽代谢和造血细胞谱系等通路。4.Western Blot结果表明:与对照组比较,照射组肠道组织中氨肽酶N蛋白表达增加,表达变化趋势同蛋白组学结果一致。结论本实验成功建立大鼠放射性肠损伤模型,通过蛋白组学研究获得了相关差异蛋白,筛选出氨肽酶N,并对其显著富集通路进行分析,为临床诊断提供潜在分子生物学标志物,为研究放射性肠损伤的机制提供新的方向,为临床药物研究提供靶标。