Alterations of brain quantitative proteomics profiling revealed the molecular mechanisms of diosgeni

文献名：Alterations of brain quantitative proteomics profiling revealed the molecular mechanisms of diosgenin against cerebral ischemia reperfusion effects（大脑的定量蛋白质组学揭示了薯蓣皂苷元对脑缺血再灌注效应的分子机制）

期刊名：J. Proteome Res

发表时间：（2020年3月）

IF：3.78 （2018）

单位：

1. 西安交通大学
2. 中科院，西北高原生物研究所
3. 美国国家卫生研究院，心肺血液研究所

物种：大鼠脑组织

技术：质谱，标记定量蛋白质组学

 

一、 概述：

本研究选取经过薯蓣皂苷元（DIO）治疗的脑缺血再灌注（I/R）大鼠脑组织，采用TMT标记和LC-MS/MS平台进行定量蛋白质组学研究。实验共获得5043个蛋白质，找到了在假模组比I/R组和I/R组比DIO组中均明显失调的58个蛋白质，有8个蛋白质与自我吞噬和炎症反应有关。文章进一步研究了两种潜在的抗炎靶点蛋白质在薯蓣皂苷元治疗脑缺血再灌注过程在的生物功能。这两种蛋白质在中风患者和健康对照组的外周血中含量不同。本文的发现首次展示了薯蓣皂苷元治疗脑缺血再灌注后的复杂蛋白质组变化，将疗效与抗炎效果联系起来。

 

二、 研究背景：（简要介绍研究进展动态、研究目的和意义）

有研究表明薯蓣皂苷元对脑缺血再灌注有药理作用。然而，能解释这种疗效的大脑蛋白质组学的变化，尚未清楚。本文旨在研究薯蓣皂苷元对脑缺血再灌注效应的分子机制，为发展潜在的抗I/R的薯蓣皂苷元治疗靶标提供理论基础。

 

三、实验设计：

 

 

四、研究成果：

1. 实验流程图。

 

 

2. 大鼠的大脑被动脉阻断，在出现脑缺血再灌注现象之前或之后用薯蓣皂苷元进行治疗。图a可观测到大鼠大脑的未梗死部分是红色，缺血导致的梗死部分是白色。图b显示了不同组的大鼠的大脑梗死区面积。I/R组对比假模组，明显可见脑梗死部分增多，表明I/R组模型成功建立。随着薯蓣皂苷元的用量增加，大鼠的脑梗死区域显著下降。结果说明薯蓣皂苷元对脑缺血再灌注有神经保护作用。

 

 

3. 5组大鼠脑样品共检测到5043个可定量蛋白。假模组比I/R组（图a）和I/R组比DIO组（图b），有418个差异蛋白，其中58个差异蛋白在两个比较组中的上调/下调趋势一致（图c）。图c-k，对差异蛋白进行了GO和KEGG分析。用DIO治疗后，与I/R发展过程有关的自体吞噬，能量代谢，炎症连锁反应等通路，恢复到了正常水平。

 

 

 

4. 对假模组比I/R组和I/R组比DIO组中的差异蛋白进行蛋白互作分析，蛋白明显富集在脂肪酸氧化或降解，炎症反应，自体吞噬，蛋白运输，代谢通路。这些蛋白簇与I/R的发病机制联系紧密，能够解释DIO对I/R有疗效的原因。

 

 

5. EPG5, STAT2, CTP1A, EIF2AK2, GGCT, HIKESHI, TNFAIP8和EMC6被挑选出来进行qPCR和Western blot验证。这8个蛋白的验证结果和它们基于质谱的TMT定量蛋白质组学结果，趋势一致。

 

 6. 对中风患者和健康对照组的外周血进行检测，STAT2（图a） 和 HIKESHI（图b）蛋白在中风患者外周血中的水平明显比健康人低一些，与大鼠脑TMT定量的结果一致。STAT2（图c） 和 HIKESHI（图d）的基因表达水平，在中风患者外周血中也偏低。

 

五、文章亮点（结论讨论）：

文章首次就薯蓣皂苷元（DIO）对脑缺血再灌注（I/R）的治疗原理，以大鼠脑为模型进行了基于质谱的定量蛋白质组学研究。研究共找到了58个与I/R的病理学和DIO治疗I/R的分子机制有关的差异蛋白。其中8个蛋白经过qPCR和Western blot验证，表现出来的趋势与质谱检测的结果一致，可认为是潜在的药物靶标和诊断中风的分子标志物。当然，这些蛋白的作用和机制需要进一步验证。本文的发现突出了DIO的抗炎症效果，为I/R治疗的分子机制提供了新思路。DIO及其衍生物或许能成为I/R治疗的临床药物。

 

阅读人：李思奇