2型糖尿病血管并发症相关蛋白的表达特征：来自FIELD研究的多组学分析

《Journal of Diabetes Research》：Expression Signatures of Vascular Complication-Associated Proteins in Type 2 Diabetes: A Multiomics Analysis From the FIELD Study

　　

目的：本研究的目的是整合先前鉴定的生物标志物蛋白的靶向转录组学分析（蛋白质组学发现），以更好地理解2型糖尿病（T2D）中的血管并发症（Cx）。
方法：从Fenofibrate Intervention and Event Lowering in Diabetes（FIELD）试验的543名T2D患者的基线枸橼酸盐血浆样本中提取总RNA。其中，224名参与者有微血管Cx，142名有大血管Cx（51名同时有这两种Cx），228名无Cx（对照组）。使用OpenArray平台定量mRNA表达，并使用ΔΔct值分析组间差异。通过ELISA测量基线血浆中的中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）蛋白水平。
结果：保留了11个基因进行重点分析。对于微血管Cx，与对照组相比，最大的基因表达差异是簇集蛋白（clusterin）（约2倍上调）和整合素α-IIb（ITGA2B）（约50%下调）。对于大血管Cx，簇集蛋白（clusterin）表现出最强的上调（约2.5倍），而载脂蛋白F（APOF）表现出最大的下调（约20%）。跨研究组对蛋白质组学和转录组学数据的比较分析显示，只有32%的基因表达差异在蛋白质水平上得到反映。NE水平在微血管Cx组中最高，并且仅在该组中与对照组相比显著升高；NE水平还与循环肌动蛋白（ACTB）表达呈负相关（R² = 0.92）。
结论：结合蛋白质组学和靶向血浆转录组学数据为探索与T2D血管并发症相关的生物学过程提供了探索性见解，并强调NE是蛋白水解途径的一个候选组分，值得进一步研究。

糖尿病是一种慢性代谢性疾病，影响全球约5.37亿人，并因血管并发症（Cx）导致高发病率和死亡率。传统生物标志物（如空腹血糖、糖化血红蛋白等）在预测和监测血管病变方面存在局限。近年来，高通量组学技术推动了新生物标志物的发现，但单一组学数据难以全面揭示复杂病理过程。此前，研究人员在FIELD试验（Fenofibrate Intervention and Event Lowering in Diabetes）中通过大规模血浆蛋白质组学与机器学习，鉴定了50个与2型糖尿病（T2D）血管Cx相关的候选蛋白标志物，并描述了相关分子通路。然而，这些蛋白的转录水平特征及其与蛋白表达的一致性尚不清楚。为此，本研究旨在利用靶向转录组学技术对这些候选基因进行后续分析，评估mRNA在血浆中的可检测性，比较mRNA表达与蛋白水平的方向性，并探索中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）相关信号是否值得进一步研究。研究人员从FIELD试验的543名T2D患者基线血浆中提取RNA，使用OpenArray平台定量48个候选基因的mRNA表达，并测量NE蛋白水平。结果表明，11个基因的检测率超过20%，其中簇集蛋白（CLU）在微血管和大血管Cx中均上调，整合素α-IIb（ITGA2B）在微血管Cx中下调；mRNA与蛋白表达方向一致的仅占32%，多数不一致提示转录后调控；NE在已有微血管Cx组中显著升高，并与循环肌动蛋白（ACTB）水平呈强负相关。该研究为多组学整合分析提供了探索性见解，提示NE可能参与蛋白水解途径，相关论文发表在《Journal of Diabetes Research》。

研究人员采用的主要关键技术方法包括：样本来源于FIELD试验（澳大利亚、新西兰、芬兰）的543份基线枸橼酸盐血浆，分为微血管Cx（224例）、大血管Cx（142例，其中51例两型均有）和无Cx对照组（228例）。总RNA提取后逆转录合成cDNA，使用OpenArray平台进行高通量靶向qPCR，以ΔΔct法计算基因表达相对倍数变化。蛋白质组学数据来自此前FIELD试验的DIA质谱分析。NE蛋白浓度通过ELISA测量。通路分析采用DAVID数据库。

研究结果分为三个部分。3.1 转录组学分析：在48个候选基因中，仅11个基因在超过20%的样本中可检测到mRNA。与对照组（NN）相比，微血管Cx中ITGA2B在NY亚组（基线无Cx但随访期间出现微血管Cx）中显著下调约52%（p < 0.05），凝溶胶蛋白（GSN）在YN亚组（基线已有微血管Cx且随访期间无新Cx）中显著下调约64%（p < 0.01）。CLU在NY微血管Cx中上调约2倍（p = ns），ACTN1在NY大血管Cx中上调约2.8倍（p = 0.054），这些作为趋势报告。多数基因（9/11）在至少一种Cx类型中表现出一致的表达方向：PFN1和CLU在两种Cx类型中均一致上调或下调，而FERMT3和APOF无一致模式。3.2 比较转录组和蛋白质组表达数据：在44个比较实例中，mRNA与蛋白表达方向一致的仅占32%（14/44），其中12例属于mRNA和蛋白均下调，主要见于微血管Cx组。约48%（21/44）的实例中mRNA表达升高但蛋白水平不变或降低，提示转录后调控、分泌改变或蛋白周转加速。仅ITGA2B和PFN1在微血管和大血管Cx中表现出跨组一致的方向性。3.3 NE：通路分析显示富集通路包括黏着斑、肌动蛋白细胞骨架调节、血小板活化和中性粒细胞胞外陷阱（NET）形成。鉴于NE在NET形成中的核心作用，研究人员评估了循环NE水平。YN微血管Cx组NE水平最高（92 + 9.9/?8.9 ng/mL），显著高于对照组（69 ± 3 ng/mL，p < 0.05），YN大血管Cx组次之（80 + 10.2/?9.1 ng/mL），而NY亚组与对照组相当。NE水平与循环ACTB蛋白水平呈强负相关（R² = 0.94），其中YN微血管Cx组ACTB表达最低（?17%），这与NE的蛋白水解活性一致。

讨论部分总结：血浆mRNA检测率低，符合循环RNA在正常生理条件下浓度极低的预期，仅11个基因可检测。mRNA与蛋白表达方向的一致性仅为32%，多数不一致反映了转录后调控、翻译效率差异或分泌/清除变化，并不否定蛋白质组学发现。NE在已有微血管Cx患者中最高，且与ACTB负相关，提示NE可能参与细胞外基质降解和炎症促血管损伤，类似NE在慢性阻塞性肺疾病、囊性纤维化等炎症疾病中的作用。局限性包括：血浆mRNA来源异质、检测率低、未进行NE酶活性直接测定、因果推断受限等。结论翻译：本研究是首批在T2D Cx背景下检测循环血浆mRNA谱的研究之一，也是首批将此类数据与长期临床随访队列中的蛋白质组学结果进行整合的研究之一。这种联合方法为探索与T2D相关血管Cx相关的生物学过程提供了探索性视角，并提出了关于NE在糖尿病Cx血管损伤中潜在作用的新假设。