蛋白质组学技术在骨关节炎研究中的应用探讨

葛曙光

山西医科大学，山西太原 030000

随着科技的发展以及人类对于基因的研究深入，生命科学已经进入一个后基因组学的时代。其中蛋白质组学是其中一个后基因组学时代的一个研究热点。蛋白质组学是指研究生物体或者细胞内的蛋白质组成以及其相应规律的科学。主要是通过对样品进行前处理后，对样品中的蛋白质以及多胎碎片进行分离以及鉴定，同时对比数据库中的蛋白质数据从而得到相应的生物信息。这对于病因不明确的疾病，了解其致病发病的机理以及治疗途径等均有着显著的积极影响。骨关节炎症是一种慢性疾病，对于患者的日常生活质量影响较大。目前临床上对于骨关节炎的治疗仍未有治疗效果较为满意的手段。通过了解骨关节炎的发病机理，针对性提出相应的治疗方案，使得骨关节炎能够得到更好的治疗，取得满意的临床效果[1]。该文主要是对蛋白质组学技术应用在骨关节炎中进行研究讨论。

1 蛋白组学技术

蛋白组学技术研究主要是围绕两种蛋白组学进行研究探讨。一种是表达蛋白质组学，这主要是应用在生命科学的基础研究；另一种是功能蛋白质组学，主要是研究与疾病有关的患者出现个体差异的表达蛋白质。对于临床上研究，主要针对功能蛋白质组学进行一系列相关的研究。临床蛋白质组学主要是针对以下几个方法进行探讨，其中包括疾病模型蛋白质组学研究、疾病生物标记物的研究、药物蛋白质靶向药物的研究。低丰度蛋白质在人体生命活动调节中起着重要的作用，因此蛋白质组学的研究热点以及研究的难点主要是对低丰度蛋白质的分离以及鉴别。目前对于低丰度蛋白质的研究测定主要是通过两种分析技术进行分析研究，最常用的是双电泳技术以及质谱分析技术。这两种技术共同特点是能够分离样品中的杂质同时能够定量测定样品中目标物质的含量。由于蛋白质的分子相对较大，而且较容易变形，因此对于蛋白质的研究，样品的前处理是相对较为关键的步骤[2]。双电泳技术主要是通过凝胶电泳将蛋白质进行高效的分离后，得到转录后的蛋白质异构体，然后通过数据的查询对比，以及根据测定样品的等电位点以及分子量等信息，分析样品的生物活性以及根据斑块的大小等进行定量分析。而质谱技术主要是对样品进行离子化，对蛋白质样品进行蛋白质的分子量以及氨基酸序列的分析。质谱技术属于半定量的分析方法，可以串联其他技术与质谱技术一起进行分析定量鉴别使用。

2 骨关节蛋白组学研究

人体关节中一般包括有三大标本部分，分别是软骨标本、关节液标本以及滑膜标本。不同的标本类型有着不同的处理方法。在蛋白组学中样品的前处理是整个研究过程中较为关键的环节。以下将对各种不同关节类型的样品的前处理进行分析讨论。

2.1 软骨关节前处理

其中软骨标本包括软骨细胞以及软骨蛋白组学的研究。其中软骨细胞分离主要是在胰蛋白酶或者胶原酶在接近人体体温37℃进行软骨细胞的分离，然后在DMEM以及10%的FCS的条件下进行软骨细胞的培养。培养后需要手机软骨细胞进行原代培养，主要是利于胰蛋白酶的消化作用进行收集以及培养。然后在采用尿酸溶解缓冲液提取蛋白质，即可完成前处理。而软骨蛋白质组学的研究则主要是在-80℃的条件下进行粉碎，然后在NaCL以及HEPES的缓冲液中进行蛋白质的提取，采用CPC沉淀的方法将聚集蛋白聚糖去除，然后进行蛋白质的沉淀，经过DOC以及TCA的样本洗涤后，在尿酸溶解缓冲液中溶解，然后进行软骨的蛋白质组学研究[3]。

一般对于关节炎病理的研究主要是采用动物模型。一般采用小鼠作为实验动物，这是由于小鼠的个体差异较少，并且其对照较好，因此主要应用在骨关节炎的研究中。目前一些研究已经在病理状态下以及正常状态下找到两者蛋白质的差异，对于发病机制等仍需要进一步研究探索。

2.2 关节液的蛋白质组学研究

对于关节液的前处理，主要有以下几步。采集关节液的标本后，需要采用亲和力较强的色谱进行白蛋白以及IgG的去除。然后采用DOC/TCA对样本进行洗涤沉淀蛋白后将样品溶解在尿素溶解缓冲液中，将蛋白质溶解，即可进行关节液的蛋白质组学研究。

关节液主要是在骨关节中起到润滑的作用，关节液中含有部分从软骨关节中释放的蛋白质。这部分蛋白质会随着关节液和血液之间的交换将部分的软骨细胞以及基质带到血液中。因此对于关节液的研究，还可以从血浆中进行。目前已经有研究证实[9]在关节液以及血液中能够发现部分的关节炎症的标记物。这对于靶向药物的开发等有着重要的提示意义。一旦骨关节炎标记物能在血液中被鉴定，能提高骨关节炎的诊断的速度以及准确率。因此，蛋白质组学技术对于骨关节炎症的诊断也有一定的积极意义。

2.3 滑膜蛋白质组学研究

滑膜同样也分为滑膜细胞以及滑膜蛋白质组学研究。其中滑膜细胞的研究需要在胰蛋白酶的作用下，在37℃的反应条件下进行滑膜细胞的分离，然后在RPMI以及10%的FCS的条件下进行软骨细胞的培养，然后在胰蛋白酶的消化下进行软骨细胞的收集以及原代培养，然后在尿素溶解缓冲溶液中进行蛋白质的提取，即可进行滑膜细胞蛋白质组学的研究[5]。而对于滑膜蛋白质组学的研究则主要是在-80℃的条件下进行粉碎，然后在飞例子裂解缓冲液中进行蛋白质的提取，然后采用DOC/TCA对样本进行洗涤将蛋白质进行沉淀，然后在尿素溶解缓冲液中将蛋白质进行溶解，随即可开始滑膜蛋白质组学的研究[6]。

3 骨关节炎炎症细胞的研究

临床上已经证实，前炎性细胞因子，肿瘤坏死因子是导致骨关节炎发病的主要的炎症致病因子。蛋白组组学的其中一种技术是将这些导致发生骨关节炎的因子对软骨细胞进行刺激以及移植，观察软骨发病以及退变的过程，这对于研究软骨发病以及退变的机制研究有着重要的意义。同时在小鼠的软骨移植物种出现有类似的组织生长因子碎片。在动物骨关节炎模型中，可以观察到组织生产因子在骨关节炎中的关节炎软骨以及关节液的表达中会受到一定的反馈性调剂。

4 讨论

由于人体组成含有大量的蛋白质，蛋白质组学技术的应用越来越广泛，并且在骨关节炎的研究中取得相应的成效，对于骨关节炎的发病机制以及相应的治疗手段仍处于初步的研究开发阶段。目前主要是以发现差异蛋白为主。另外对于蛋白质组学在骨关节炎的研究分析手段、研究方法以及数据处理等方面仍需要进一步的发展。蛋白质组学为日后骨关节炎研究、骨关节炎的发病机制以及值得相应的药物和治疗方案中均具有积极重大的意义。

[1]安丙辰，戴尅戎.蛋白质组学技术在骨关节炎研究中的应用[J].国际骨科学杂志,2010(4):197-199.

[2]黄玉佳.类风湿关节炎患者血清转甲状腺素蛋白化学修饰的蛋白质组学分析[J].国际检验医学杂志,2011(21)：135-136.

[3]梁清华，蒋勇前，熊新贵，等.痹肿消汤干预类风湿关节炎患者外周血单个核细胞蛋白质组学研究[J].中国中西医结合杂志，2010（11）：1160-1164.

[4]万春友，冯强，张福江，等.类风湿关节炎患者血清转甲状腺素蛋白化学修饰的蛋白质组学分析[J].检验医学，2011（3）：185-189.

[5]王建光.类风湿性关节炎滑膜成纤维细胞的比较蛋白质组学研究[D].上海：第二军医大学,2011.

[6]谢秀丽，刘健，万磊，等.活动期类风湿关节炎蛋白质代谢变化及相关性分析[J].中华中医药学刊,2010(5)：982-985.