骨質(zhì)疏松癥發(fā)病機理的蛋白質(zhì)組學研究.pdf

1、骨質(zhì)疏松癥是一個日益嚴重的公共健康問題，主要危害著婦女和老年人的健康。作為一種系統(tǒng)性骨骼疾病，骨質(zhì)疏松癥的主要特征為骨量減少和骨微觀結(jié)構(gòu)退化，導(dǎo)致骨脆性增加而易于發(fā)生骨折。低骨密度是診斷骨質(zhì)疏松癥、預(yù)測骨折最有力的風險因子，具有高度的遺傳性。相比于其它類型的骨折，髖部骨折與骨密度的關(guān)聯(lián)最為緊密，具有很高的致殘、致死率。骨質(zhì)疏松的致病機理極為復(fù)雜，且絕大部分機理未知。在骨質(zhì)疏松癥的遺傳學領(lǐng)域中，大多研究集中于RNA和DNA水平。蛋白質(zhì)是基

2、因功能在生物有機體中的直接執(zhí)行者，所以針對蛋白質(zhì)的研究能更直接地揭示骨質(zhì)疏松的發(fā)病機理。目前，很少有研究直接從蛋白質(zhì)的變化或者蛋白質(zhì)組的差異的水平來鑒定骨質(zhì)疏松的發(fā)病機理。蛋白質(zhì)組學能夠具體地描述感興趣的細胞和組織的特征，并且在翻譯后水平研究蛋白質(zhì)的表達，因此逐漸成為一個新興的研究方法。人類外周血單核細胞是具有骨吸收功能的破骨細胞的前體，而且分泌大量影響骨骼新陳代謝的生物因子。單核細胞通過調(diào)節(jié)破骨細胞的分化維持骨骼的動態(tài)平衡，是我們探索

3、破骨細胞參與骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病機制的重要研究對象。目前為止，影響骨密度的基因和外周血單核細胞在骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病機理中所發(fā)揮的具體功能仍不明確。
　　 本實驗中，我們以34個具有高、低峰值骨密度的絕經(jīng)前白人女性為樣本，開展了一個針對外周血單核細胞的全蛋白質(zhì)組表達研究。蛋白質(zhì)在高、低骨密度組間的差異表達被鑒別，并利用Westernblotting實驗驗證表達結(jié)果。然后在兩個分別包括29人和40人的獨立白人絕經(jīng)前女性人群中，我們通過鑒定

4、高、低骨密度組樣本間外周血單核細胞的mRNA表達水平，比較研究了編碼差異蛋白的基因的表達水平。此外，為了探究基因和髖部骨密度之間的關(guān)聯(lián)，我們分別在一個包含2280人的白人人群和一個包含1621人的中國人人群中開展了全基因組的SNPs關(guān)聯(lián)研究。
　　 在蛋白質(zhì)差異表達研究中我們發(fā)現(xiàn)，凝溶膠蛋白(GSN)在低骨密度組樣本的外周血單核細胞中表達下調(diào)3.0倍(P<0.05)。隨后獲得的Westernblotting實驗結(jié)果證明了GSN蛋

5、白在高、低骨密度組的樣本之間存在著顯著的差異表達(P<0.05)。而在兩個獨立樣本的驗證研究中發(fā)現(xiàn)，外周血單核細胞中的GSN基因的mRNA在低骨密度組樣本中的表達水平顯著下調(diào)(P<0.05)。隨后的全基因組關(guān)聯(lián)研究發(fā)現(xiàn)，在白人人群樣本中，7個位于GSN基因內(nèi)的SNP(rs10739594，rs4837827，rs7857673，rs4837832，rs4837835，rs306761，andrs306772)與髖部骨密度存在顯著關(guān)聯(lián)(P

6、<0.05)，其中檢測到最強關(guān)聯(lián)信號的SNP位點為rs306761(P=0.006)。在中國人人群樣本中，11個位于GSN基因內(nèi)及其上游的SNP(rs4837817，rs10985190，rs12349092，rs4837827，rs4837832，rs4837835，rs306761，rs2900193，rs16910520，rs2289069andrs2164298)與髖部骨密度存在顯著關(guān)聯(lián)(P<0.05)，其中檢測到最強關(guān)聯(lián)信號的

7、SNP位點為rs2164298(P=0.0004).4個SNP位點(rs306761，rs4837827，rs4837832和rs4837835)在兩組人群樣本的關(guān)聯(lián)研究中都獲得了驗證結(jié)果(P<0.05)。
　　 基于蛋白質(zhì)、RNA、DNA水平的綜合研究證據(jù)，我們推測GSN基因是一個骨質(zhì)疏松癥易感基因，在人類骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病機理中扮演重要的角色。進一步開展GSN基因的功能學研究將能提供更多新的見解，有助于我們更好地理解其在骨生物