本文選題：骨質(zhì)疏松癥 + 外周血單核細(xì)胞　； 參考：《北京交通大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：相對(duì)較低的骨密度是衡量骨質(zhì)疏松癥的主要特征之一。形成骨質(zhì)疏松癥的主要原因是由成骨細(xì)胞主導(dǎo)的骨生成和由破骨細(xì)胞主導(dǎo)的骨吸收的嚴(yán)重不平衡。作為全球性的流行病之一,骨質(zhì)疏松癥已經(jīng)嚴(yán)重威脅到人類的健康。全球每年有成千上萬(wàn)的人因?yàn)楣琴|(zhì)疏松癥導(dǎo)致的骨折而致殘甚至間接致死。單核細(xì)胞作為破骨細(xì)胞的前體,通過(guò)破骨細(xì)胞的骨吸收作用間接參與骨代謝活動(dòng)。由于成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的提取和分離比較困難,相反,外周血單核細(xì)胞的分離提取技術(shù)日趨成熟,其提取和純化率可以達(dá)到90%以上,因此,作為理想的針對(duì)骨代謝的研究材料,單核細(xì)胞被廣泛應(yīng)用。蛋白質(zhì)作為人類生命活動(dòng)的直接執(zhí)行者,其表達(dá)水平的變化可能直接導(dǎo)致某些生理功能的異常,甚至導(dǎo)致疾病發(fā)生。蛋白質(zhì)組學(xué)研究應(yīng)用在骨質(zhì)疏松研究領(lǐng)域尚未大規(guī)模開(kāi)展。本研究使用高效液相色譜和質(zhì)譜的聯(lián)用技術(shù)系統(tǒng)地對(duì)外周血單核細(xì)胞開(kāi)展細(xì)胞水平和亞細(xì)胞水平定性和定量研究,結(jié)合系統(tǒng)生物學(xué)通路和網(wǎng)絡(luò)分析的手段鑒定與骨質(zhì)疏松相關(guān)的蛋白和基因。骨質(zhì)疏松癥理論上可能發(fā)生在男性和女性人群的各個(gè)年齡階段。本論文包含兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的研究。研究I是針對(duì)33個(gè)高加索女性人群進(jìn)行的細(xì)胞水平的蛋白質(zhì)組學(xué)研究。研究Ⅱ是針對(duì)59個(gè)高加索男性人群進(jìn)行的亞細(xì)胞水平的蛋白質(zhì)組學(xué)研究。本論文的主要工作:1.招取隨機(jī)人群,采集表型數(shù)據(jù),抽取外周血。參與研究的樣本通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查的方式,排除由于遺傳疾病或極端生活習(xí)慣異常可能導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的樣本。同時(shí),問(wèn)卷也記錄了一系列的參數(shù)如身高、體重等。對(duì)合格的樣本由專業(yè)人員抽取外周血。然后,使用專門的儀器對(duì)骨密度進(jìn)行測(cè)量,根據(jù)骨密度值將樣本分為高低骨密度組。2.蛋白質(zhì)樣本的提取和制備。該過(guò)程包括從新鮮的外周血中提取單核細(xì)胞、從單核細(xì)胞中提取蛋白質(zhì),測(cè)定蛋白濃度,對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行酶切等過(guò)程。3.基于液相色譜和質(zhì)譜儀聯(lián)用的蛋白質(zhì)組學(xué)分析。制備好的蛋白樣本注入液相色譜和質(zhì)譜儀進(jìn)行蛋白質(zhì)定性和定量分析。該部分是本論文實(shí)驗(yàn)的核心。4.基于蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)的生物信息學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。主要包括通過(guò)t檢驗(yàn)的方法分別對(duì)研究I和研究II中的高低骨密度組之間蛋白質(zhì)表達(dá)水平進(jìn)行比較分析,從而鑒定出差異表達(dá)的蛋白質(zhì)(統(tǒng)計(jì)閾值P0.05);基于差異表達(dá)蛋白質(zhì)進(jìn)行的生物學(xué)通路分析和網(wǎng)絡(luò)分析;這兩項(xiàng)是本論文數(shù)據(jù)分析的核心。最后,在全基因組水平和轉(zhuǎn)錄組水平對(duì)蛋白質(zhì)組學(xué)研究結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。本論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:1.將定量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)與系統(tǒng)生物學(xué)通路和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析相結(jié)合,應(yīng)用在骨質(zhì)疏松研究領(lǐng)域。2.將多重組學(xué)包括蛋白質(zhì)組學(xué)、全基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)創(chuàng)新性系統(tǒng)整合方法應(yīng)用在骨質(zhì)疏松研究領(lǐng)域。3.研究結(jié)果中揭示了一系列新的與骨質(zhì)疏松病理相關(guān)的潛在風(fēng)險(xiǎn)基因和生物學(xué)通路。本研究具體結(jié)果如下:在研究Ⅰ中共鑒定出30個(gè)差異表達(dá)的蛋白。在研究Ⅱ中則鑒定出36個(gè)差異表達(dá)的膜蛋白。從統(tǒng)計(jì)值和具體的生物學(xué)功能綜合考慮,分別從研究Ⅰ和研究Ⅱ的結(jié)果中挑選出一些重要的基因和相關(guān)的生物學(xué)通路在本論文中進(jìn)行報(bào)道。研究Ⅰ的結(jié)果顯示,基因ITGA2B (P=0.0063)和GSN (P=0.019)在高骨密度組中的表達(dá)水平明顯高于在低骨密度組中的表達(dá)水平。蛋白質(zhì)-RNA整合分析顯示,基因RHOA (P=0.00062)在高低骨密度人群中的表達(dá)水平也存在著顯著的差異。基于多種生物信息學(xué)工具的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通路分析顯示,以上三個(gè)顯著差異表達(dá)的基因同時(shí)富集在兩條重要的和骨代謝密切相關(guān)的通路中:“肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架調(diào)節(jié)(Regulation of actin cytoskeleton)” (P=0.000 011 3,FDR=0.000 334)和“白細(xì)胞跨內(nèi)皮遷移(Leukocyte transendothelial migration) ”(P=0.000 276,FDR= 0.004 71),并各自在以上兩條通路中發(fā)揮極其重要的作用。在研究Ⅱ中鑒定出在高低骨密度組之間存在顯著表達(dá)差異的膜蛋白P4HB (P=0.002 1), CD36(P=0.010 4),ACTN1 (P=0.038 1)和 ITGB1 (P=0.038 5)。在后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通路分析中發(fā)現(xiàn),這些膜蛋白在與骨代謝相關(guān)的通路“細(xì)胞外基質(zhì)受體的相互作用(ECM-receptor interaction)”,“鈣離子結(jié)合 Calcium ion binding) ”,“白細(xì)胞跨內(nèi)皮遷移(Leukocyte transendothelial migration)”和“細(xì)胞質(zhì)中鈣離子水平調(diào)節(jié)(Reduction of cytosolic calcium levels) ”中扮演著重要的角色。本論文鑒定到的與骨質(zhì)疏松密切相關(guān)的潛在風(fēng)險(xiǎn)基因和生物學(xué)通路將為今后骨質(zhì)疏松的遺傳機(jī)制研究、臨床診斷和治療、藥物研發(fā)提供重要的參考。后續(xù)實(shí)驗(yàn)將開(kāi)展針對(duì)鑒定到的風(fēng)險(xiǎn)基因的生物學(xué)功能研究,以尋求更多、更直接的證據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R580;O657.63

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