糖类组学与脂质组学杂志
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国际标准期刊号: 2153-0637
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玛瓦·埃尔托韦西
绝大多数终末期肾病患者接受间歇性血液透析作为肾脏替代疗法的一种形式。为了研究血液透析膜材料对重要蛋白质去除的影响，在开始后 5 分钟、治疗 5 小时期间以及透析结束前 5 分钟收集了 26 名特征明确的血液透析患者的透析液。使用改性纤维素 (n=12)（低通量和高通量）或合成 Polyux (n=14)（低通量和高通量）透析器进行透析。对血液透析过程中的蛋白质去除进行了定量，并通过 2-DE-MS 和蛋白质印迹分析了透析液蛋白质组模式。膜材料的类型和去除的蛋白质的量之间存在明显的相关性。合成 Poly lux 膜与血浆蛋白具有很强的相互作用，与改性纤维素膜相比，导致蛋白质损失明显更高。此外，蛋白质组学分析表明，去除的蛋白质代表不同的分子量范围和不同的功能组：转运蛋白、蛋白酶抑制剂、在免疫反应和调节中起作用的蛋白质、结构性蛋白质以及作为HLA免疫复合物的一部分。应在进一步的研究中研究去除这种蛋白质对血液透析治疗结果的影响。蛋白酶抑制剂、在免疫反应和调节中发挥作用的蛋白质、结构性蛋白质以及作为 HLA 免疫复合物的一部分。应在进一步的研究中研究去除这种蛋白质对血液透析治疗结果的影响。蛋白酶抑制剂、在免疫反应和调节中发挥作用的蛋白质、结构性蛋白质以及作为 HLA 免疫复合物的一部分。应在进一步的研究中研究去除这种蛋白质对血液透析治疗结果的影响。尿毒症是一种类似全身中毒的临床综合征，其特征是随着肾衰竭的进展，由于各种溶质（通常由肾脏排泄，称为尿毒症毒素）的滞留而出现和恶化的各种临床症状。肾脏替代疗法的主要目的是去除尿毒症毒素，旨在改善生活质量和生存率。血液透析 (HD) 是迄今为止最常用的慢性肾脏替代治疗方式：目前全世界有超过 170 万患者接受 HD 治疗，这一数字每年以大约 6% 至 7% 的速度增长。在体外HD系统中，血液通过蠕动泵流入特殊的过滤器（血液透析器），通过将流动的血液与透析液流分开的半透膜去除废物和多余的水；净化后的血液随后返回患者体内，同时排出废物。主要的HD 治疗的成功和质量的决定因素是血液透析器中填充的人造膜。膜是薄屏障，能够去除相邻相之间的物质，从而实现与持续生存一致的化学和生物物理控制。此外，HD 过程中血液与膜材料接触后的蛋白质吸附对于膜材料的生物（不）相容性至关重要，这是透析中合理的关注点。如今，大多数膜材料遵循第一代生物相容性材料的概念。在这些生物材料中，工程旨在实现化学和物理特性的适当组合，这可能有助于以最小的宿主反应替代原始组织的基本功能。第二代材料是通过与生物活性成分相关的 HD 程序定义的，以便在材料界面引发特定的生物反应，目前正在开发通过结合生化活性化合物（如维生素 E）来清除氧活性物质。尽管这些材料为终末期肾病（ESRD）患者提供了基本的治疗技术，但它们距离开发专门针对不同个体的特定病理生理状况的精准医疗方法还很遥远。因此，第三代和第四代生物材料目前不可用于肾脏替代疗法。要开发这种膜，需要收集蛋白质组学研究可能提供的基本原始系统证据。蛋白质组学研究能够在定义的生化实验模型中分析复杂的多元蛋白质功能机制，并且可以作为无监督分析或靶向分析进行。蛋白质组学的应用已成为加深对蛋白质和蛋白质-蛋白质相互作用在细胞功能各个方面所发挥的关键作用的了解的领先技术之一。蛋白质组学技术越来越多地用于研究肾脏替代疗法，例如 HD。在过去 10 年中，二维电泳 (DE) 分离技术的应用几乎完全被鸟枪式自下而上液相色谱 (LC)-质谱 (MS)/MS 方法的使用所取代。这些分析更加方便且可重复，然而，它们仅提供肽水平的分子信息，因此 2DE 中可用的特定蛋白质亚型的微妙定义经常缺失。最近，高分辨率 LC-MS/MS 实验装置中自上而下策略的定义为定义特定蛋白质型及其与特定生物状态的初步关联提供了新的基础。这些新开发的质谱技术已成功应用于尿毒症毒性研究，发现了新型尿毒症毒素，并有可能定义精确的分子方法来定义尿毒症的生化性质。蛋白质组学研究将基因组信息与人工膜材料和血液之间相互作用机制的功能洞察联系起来，从而为第三代HD生物材料的产生提供基础知识。此外，为了开发智能生物材料工程的新概念（第四代材料可以模仿自然的分层结构组合，提供一个框架来支撑患者生命周期中分子事件的空间和时间关系），必然需要收集蛋白质组数据。事实上，如果我们要实现模仿自然组织所需的复杂性，就需要新的多因素分子证据。在本文中，我们回顾了慢性 HD 治疗中最近蛋白质组学研究的结果。尿毒症溶质清除的研究往往分为生物机制、临床关联和透析动力学。迄今为止，已鉴定出超过 115 种尿毒症毒素，预计还会有更多。关于尿毒症毒素及其研究的两个要点出现并在最近的一篇论文中得到了强调：（i）采用适当的浓度和控制条件，采用标准化方法测试尿毒症滞留溶质的生物效应的重要性，并考虑到（特别是对于蛋白质结合的溶质）测试培养基的白蛋白含量，并排除细菌衍生物污染等混杂因素；(ii) 尿毒症潴留溶质的生物效应强度与其浓度有关，其浓度不仅受透析去除的影响，还受内源代谢生成的影响，特别是对于小的水溶性化合物，如胍类化合物或嘌呤和中间分子。一些分子，如晚期糖基化终产物 (AGE)，存在于食物中并未经修饰地被吸收，而一些蛋白质结合的溶质和挥发性化合物是自然消化过程产生的代谢物，然后通过结合被肠壁或肝脏转化。例如，酪氨酸被肠道微生物群修饰成 对甲酚，在体内进一步代谢为对 甲酚硫酸盐和 对甲酚葡萄糖醛酸苷。这进一步表明尿毒症毒性及其生物/生化环境的复杂性。