На современном этапе развития медицины и фармакологии меняются представления об этиологии, патогенезе и лечении заболеваний человека, что во многом обусловлено появлением высокотехнологичных методик изучения «постгеномного» уровня организации организма [8]. Данные методики позволяют выявить риски развития того или иного заболевания на доклиническом этапе, определяя план профилактических мероприятий с учетом персонализированных особенностей индивида. Ведущим и наиболее перспективным направлением в этом отношении является изучение белкового (протеомного) спектра в биологическом образце, в качестве последнего могут использоваться биологические жидкости, клетки и ткани, а также протеомы микроорганизмов.
Установлено, что протеом – динамичная система всех белков и полипептидов организма человека, меняющаяся вследствие действия биологических факторов и окружающей среды [26]. Соответственно, протеомика – наука, занимающаяся выявлением, регистрацией и созданием банков данных всех работающих белков в клетке [19]. Первые клинические опыты по идентификации белков в биологических жидкостях относятся к середине XIX века. Так, в 1847 г. химиком Генри Бенс-Джонсом у пациентов с множественной миеломой был выделен белок в моче, состоящий из моноклональных легких цепей иммуноглобулинов. Однако только в 1995 году термин «протеом» впервые прозвучал при сравнении генетической экспрессии простейших бактерий [17].
Технологические платформы для протеомных исследований находятся на разных стадиях своего развития [8]. В нашей стране они представлены двумерным электрофорезом в полиакриамидном геле (2-DPAGE), высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ/МС), времяпролетной масс-спектрометрией с лазерно-десорбционной ионизацией (MALDI-TOFF-MC), объединенные общностью этапов исследования. Так, на первом этапе происходит забор биологического образца с дальнейшей его подготовкой к исследованию (второй этап). При помощи аналитического двумерного электрофореза c окраской гелей нитратами серебра (третий этап) достигается трипсинолиз белка в геле (четвертый этап). Использование ВЭЖХ/МС и/ или MALDI-TOFF-MC направлено на получение белкового спектра (пятый этап) с целью его поиска и идентификации в базах данных (шестой этап) [22].
Благодаря развитию современных технологических платформ с расширенными возможностями диагностического поиска за последние 15 лет изменились взгляды на протеомный профиль организма человека. В литературе представлены протеомные исследования в разных областях внутренней медицины: кардиологии [25], неврологии, эндокринологии, дерматологии и венерологии [5], онкологии, акушерстве и гинекологии [4, 9]. Так, в работах М.З. Гасанова (2012), R.N. Moresco (2015) оценивалась значимость протеомного профилирования в диагностике нефропатий [16, 2]. Основным результатом этих исследований стал диагностический алгоритм IgA-нефропатии и фокально-сегментарного гломерулосклероза (ФСГС) путем оценки следующих белков: α- цепь коллагена, аннексина А3, ЭФР, аминопептидазы Н, β2-микроглобулина, РППКК, TФР β2, МАК белка, тимозина β 4, тропо-миозина 1, ядерного антигена пролиферации клеток, сосудистого белка клеточной адгезии. Выявленные белки позиционируются авторами в качестве неинвазивных прогностических маркеров, патогномоничных для изучаемой патологии.
Вызывают научно-практический интерес работы, где с помощью методик протеомного анализа изучаются протеомные профайлы в отношении сердечно-сосудистых катастроф, их осложнений. В этой связи показательными являются исследования Wang BH et al. (2012), продемонстрировавшие изменение таких белков, как синапсина-2, транскрипционного фактора- D в ответ на базисную терапию острого инфаркта миокарда [25]. Л.Ф. Знаменская (2011) отметила значимость протеомных технологий в изучении патогенеза псориаза, где профилирование открывает новые возможности в отношении персонализированной терапии заболевания. Установлено, что при положительном ответе на введение инфликсимаба достоверно повышаются s100-А8 и глутатион-s-трансферазы кожи [3]. В отечественных исследованиях протеомный анализ сыворотки крови проводился для оценки ее изменений у здорового человека при воздействии факторов космического полета [7], в диагностике грибовидного микоза [1], инфекций, передаваемых половым путем, и заболеваний кожи [5], а также в верификации доброкачественных опухолей матки [9] и рака яичников [4].
Исследования с использованием протеомного анализа в гастроэнтерологии немногочисленны, но, по мнению G.I. Papachristou (2007), T. Rath et. al. (2013), очень перспективны [20, 21]. Так, в работе C.J. Hu (2012) представлены дополнительные маркеры аутоиммунного гепатита, и автором выделено более 10 высокочувствительных и специфичных белков, позволяющих достоверно судить об аутоиммунном характере поражения печеночной ткани [13]. Маркеры острого панкреатита изучены в исследованиях A. Karpavicius (2012), где показано диагностическое значение увеличения концентрации адипокинов в сыворотке крови, коррелирующего со степенью тяжести острого воспалительного процесса [14].
Протеомный профиль пациентов с воспалительными заболевания кишечника (ВЗК) привлекает внимание исследователей, так как именно эта патология является социально значимой: высокая распространенность заболевания, развитие тяжелых форм с последующей инвалидизацией. Так, в работе A. Vaiopoulou et. al. (2015) показана повышенная экспрессия кластерина, церулоплазмина и аполипротеина B-100 в различных возрастных группах ВЗК [24]. Авторы приходят к логичному выводу о возможности использования изученных белков в качестве предикторов рецидива и прогрессии заболевания.
Маркеры гепатоцеллюлярной карциномы отражены в исследованиях Liu Y (2014) [15]. Достоверное повышение экспрессии аполипоротеинов а-1 в сыворотке крови отмечается у данной категории пациентов, расширяя возможности неинвазивной диагностики. В ряде исследований установлена специфичность изменений белкового спектра при опухолях поджелудочной железы [18], желудка [23], толстого кишечника [12].
На сегодняшний день гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь (ГЭРБ) является наиболее острой проблемой гастроэнтерологии в связи с широкой распространенностью заболевания и развитием таких осложнений, как пищевод Барретта и аденокарцинома пищевода. В отношении ГЭРБ протеомные исследования единичны [6, 10, 11, 27]. Так, авторами C. Calabrese et al. (2011) было выделено 33 дифференциально экспрессируемых белка слизистой оболочки пищевода при эрозивных (ЭРБ) и неэрозивных формах (НЭРБ) ГЭРБ, которые могут использоваться как биомаркеры отличия этих форм заболевания [11]. В работе J. Breton et al. (2008) изучался протеомный скрининг клеток линейной модели канцерогенеза пищевода [10]. Отмечено повышение экспрессии катепсина D и альфо-кеторедуктазы 1С2,1В10 в метапластических и диспластических клеточных линиях с постепенным увеличением уровня этих белков в зависимости от степени трансдифференцировки поражения и снижение при аденокарциноме пищевода. Авторы предполагают, что механизмы действия катепсина D и альфо-кеторедуктазы 1С2,1В10 связаны с воздействием на процессы апоптоза, транспорт желчных кислот и метаболизм ретиноидов. Интересные данные были получены в исследовании J. Zhao et al. (2007), где сравнению подверглись биоптаты слизистой пищевода с морфологически верифицированным пищеводом Барретта и образцы ткани больных с аденокарциной пищевода [27]. Авторам удалось идентифицировать 38 дифференциально экспрессируемых белка, а также показано увеличение экспрессии альфа-энолазы, ламина А/C и нуклеозид-дифосфаткиназы у пациентов с аденокарциномой пищевода по сравнению с пищеводом Барретта. С.А. Колесов и соавт. (2014) провели исследование протеомного профиля сыворотки крови у детей, страдающих ГЭРБ [6]. В исследование были включены 16 детей с ГЭРБ, 15 детей составили группу контроля. Установлены 39 белков отличия в протеомном профиле здоровых и больных детей, наиболее значимые из которых 1564 дальтон (ДА) и 907 ДА. Результаты свидетельствуют о различиях в обмене низкомолекулярных белков и пептидов, что может служить основанием для разработки малоинвазивных методов диагностики и мониторинга заболевания.
Таким образом, дальнейшие исследования протеомного профиля в клинике внутренних болезней смогут расширить диапазон диагностических и терапевтических перспектив.
Рецензенты:
Погорелова Т.Н., д.б.н., профессор, заведующая отделом медико-биологических проблем, ФГБУ РНИИАП Минздрава России, г. Ростов-на-Дону;
Яковлев А.А., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой гастроэнтерологии и эндоскопии с курсом клинической фармакологии ФПК и ППС, ГБОУ ВПО «Ростовский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Ростов-на-Дону.
Библиографическая ссылка
Суярова Е.А., Тарасова Г.Н. ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРОТЕОМНОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ В ГАСТРОЭНТЕРОЛОГИИ // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 1-9. – С. 1921-1925;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=38454 (дата обращения: 17.08.2024).