Протеомика в психиатрии

            Использование количественной протеомики для исследования специфичных для болезни особенностей белка  имеет большое значение для понимания этиопатогенеза и клинических проявлений психических расстройств и определения соответствующих биомаркеров. Представляет интерес сравнение гелевой, безклеточной и стабильной изотопной маркирующей методологии  и оценка их сильных сторон и ограничений в контексте психиатрических исследований. Достижения современной протеомики позволяет автоматизировать определение высокопроизводительных белков, выявляя уровни экспрессии, посттрансляционные модификации и сложные сети взаимодействия белка при психических расстройствах.  В отличие от других методов, таких как молекулярная генетика, протеомика предоставляет  возможность определять модификации на уровне белка, тем самым, возможно, более тесно подойти к патогенетическим процессам , лежащими в основе клинической феноменологии конкретных психических расстройств. Протеомический анализ особенно подходит для выяснения посттрансляционных модификаций, уровней экспрессии и белково-белковых взаимодействий тысяч белков в ходе однократного исследования.

         В литературе появляются обзоры двухмерных исследований электрофореза в полиакриламидном геле (2D-PAGE) тканей головного мозга при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера, а также синдрома Дауна и шизофрении, и обсуждается построение 2D-PAGE-клеток протеома мозга. Ожидается, что использование протеомных стратегий окажет значительное влияние на нейрофармакологию в течение ближайшего десятилетия.

          Продолжающееся совершенствование протеомических и биоинформационных инструментов позволило получить все большее количество структурной и функциональной информации о белках в глобальном масштабе. Развивающаяся область нейропротеомики обещает предоставить мощные стратегии для дальнейшей характеристики дисфункции нейронов и потери клеток, связанных с нейродегенеративными заболеваниями.

           До настоящего времени нейропротеидные исследования выявили относительно обширные количественные изменения и посттрансляционные модификации (в основном окислительного повреждения) белков с высоким содержанием, подтверждающие дефицит в производстве энергии и деградацию белка, функцию антиоксидантных белков и цитоскелетную регуляцию, связанную с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. Протеомические исследования биомаркеров CSF дали многообещающие результаты в плане ранней диагностики нейродегенеративных заболеваний.

          Идентификация изменений белков и характеристика их функций на основе белково-белковых взаимодействий все еще ждут дальнейшего развития протеомных методологий и более специализированного применения этих технологий неврологами и психиатрами. Полученная информация предоставит сведения о связанных с нейродегенерацией изменениях экспрессии белка, облегчая идентификацию новых биомаркеров для раннего выявления нейродегенеративных заболеваний и новых целей для терапевтического вмешательства.

          Представляет интерес использование мультиплексного метода количественной протеомики, iTRAQ (изобарическая метка для относительной и абсолютной количественной оценки белка) в сочетании с многомерной хроматографией с последующей тандемной масс-спектрометрией (MS / MS) для одновременного измерения относительных изменений в протеоме спинномозговой жидкости ( CSF), полученных от пациентов с болезнью Альцгеймера (AD), болезни Паркинсона (PD) и деменции с тельцами Леви (DLB) по сравнению со здоровыми людьми.  Протеомические данные показывают количественные изменения белков при AD, PD и DLB по сравнению с контролем; среди более чем 1500 идентифицированных белков в CSF, 136, 72 и 101 белков отображают количественные изменения, уникальные для AD, PD и DLB, соответственно. Сегодня 8 уникальных белков были подтверждены вестерн-блот-анализом, а чувствительность с 95% -ной специфичностью рассчитана для каждого маркера отдельно и в комбинации. Список белков может генерироваться и развиваться в определенные биомаркеры, которые в конечном итоге могут помочь в клинической диагностике и мониторинге прогрессирования заболевания AD, PD и DLB.

            Протеомный анализ не ограничивается анализом сыворотки или тканей. Синовиальная, перитонеальная, перикардиальная и цереброспинальная жидкости представляют собой уникальные протеомы для диагностики и прогнозирования заболеваний. В частности, цереброспинальная жидкость служит богатым источником предполагаемых биомаркеров, которые не ограничиваются только неврологическими и психическими расстройствами. Пептиды, протеолитические фрагменты и антитела способны пересекать гематоэнцефалический барьер. Современные  технологии, такие как иммуноблоттинг, изоэлектрическая фокусировка, двухмерный гель-электрофорез и масс-спектрометрия, оказались полезными для дешифровки этого уникального протеома.

         Цереброспинальные белковые белки, как правило, менее многочисленны, чем их соответствующие аналоги сыворотки, что требует разработки и использования чувствительных аналитических методов. Тем не менее, большой динамический диапазон белков в CSF делает анализ очень сложным, потому что большие количества некоторых белков, как правило, маскируют те, которые имеют более низкое содержание. В литературе появляются исследования, касающиеся двумерного гель-электрофореза (2-DE) и технологии масс-спектрометрии с лазерной десорбцией / ионизацией поверхности (SELDI), которые были использованы в CSF у пациентов с болезнью Альцгеймера (AD). 

         Двумерный гель-электрофорез (2-DE), окрашивание и масс-спектрометрия SYPRO Ruby используются сегодня  для клинического скрининга белков CSF, подверженных влиянию болезни, у пациентов с болезнью Альцгеймера  по сравнению с контролем. Чтобы улучшить обнаружение белков CSF и разделение белковых изоформ в двумерном геле, используют полоски IPG с малым узким диапазоном. Уровни восьми белков и их изоформ, включая аполипопротеин A1, аполипопротеин E, аполипопротеин J, бета-следы, ретинол связывающий белок, кининоген, альфа-1-антитрипсин, протеин 8-го цикла, и альфа-1-бета-гликопротеин  значительно изменены в CSF пациентов у пациентов с болезнью Альцгеймера  по сравнению с контролем.  Кроме того, исследователи используют жидкофазную IEF как стадию префракционирования перед 2-DE для сравнения белков CSF между отдельными пациентами с болезнью Альцгеймера  и контрольной группой. Уровни 37 белковых пятен изменяются у пациентов с этим нейродегенеративным психическим расстройством . Один из идентифицированных белков, гликопротеин альфа-2-HS, ранее не связывался с AD, причем , несколько гликопротеинов также изменены при AD.

          Кроме того, плазменный кластер может служить биомаркером для тяжести когнитивного снижения. Плазма Aβ в ADO4- при положительном AD может помочь прогнозировать появление  симптомов ажитации / агрессии. . Отношение плазмы Aβ1-42 / Aβ1-40 и уровня кластерина может быть связано с различными закономерностями региональной атрофии головного мозга, что, в свою очередь, может объяснять клинические симптомы у пациентов с AD. Несмотря на то, что  маркеры амилоида могут использоваться для идентификации MCI-AD, маркеры повреждений могут предсказать быстрое прогрессирование деменции.

Категория сообщения в блог: 

Добавить отзыв