22 березня, 2019
Изучение белкового состава патологических отложений на хрусталике при псевдоэксфолиативном синдроме
Псевдоэксфолиативный синдром (ПЭС) – это возрастное прогрессирующее заболевание внеклеточного матрикса с офтальмологическими проявлениями. ПЭС клинически диагностируется по наличию внеклеточных эксфолиативных отложений на передней поверхности хрусталика. ПЭС является основным фактором риска развития глаукомы, главной причины необратимой слепоты в мире и часто связан с развитием катаракты. Сообщается, что ПЭС ассоциирован с болезнью Альцгеймера и увеличивает риск сердечных заболеваний и инсульта. Отложения при ПЭС, обнаруживаемые на передней поверхности хрусталика, являются высокобелковыми, сложными и нерастворимыми, что затрудняет расшифровку белкового компонента их состава. Таким образом, на сегодняшний день известна лишь небольшая часть белкового состава ПЭС.
Цель этого научного исследования – расшифровать белковый состав патологического материала ПЭС на хрусталике у пациентов и улучшить понимание патофизиологии данного синдрома.
Методы. Жидкостная хроматография и тандемная масс-спектрометрия (LC-MS/MS) использовались для обнаружения новых белков в экстрактах чистого материала ПЭС, хирургически изолированного от пациентов (n=4) с ПЭС, перенесших операцию по удалению катаракты. Подмножество идентифицированных белков было проверено иммуногистохимически с использованием образцов капсул хрусталика от независимых пациентов (n=3); капсулы хрусталика от пациентов с катарактой без ПЭС были использованы в качестве контроля (n=4). Экспрессию транскриптов подтвержденных белков в эпителии хрусталика человека анализировали методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР). Функциональные взаимоотношения между белками, идентифицированными в этом исследовании, и генами и белками, идентифицированными ранее, были определены с использованием аналитической базы данных InnateDB.
Результаты. Были обнаружены пептиды, соответствующие 66 белкам, включая 10 белков, ранее идентифицированных в материале ПЭС. 13 вновь определенных белков были отобраны для проверки. В ходе исследования было установлено, что из этих белков 12 являются подлинными компонентами материала. Новые белковые компоненты включают аполипопротеины (APOA1 и APOA4), белки ответа на стресс (CRYAA и PRDX2) и белки, связанные с кровью (субъединицы фибриногена и гемоглобина), в частности гемоглобин, не содержащий железа. Данные по экспрессии генов позволяют предположить, что идентифицированные белки стресс-ответа и гемоглобин доставляются в материал ПЭС эпителием хрусталика, аполипопротеинами и фибриногеном водянистой влаги глаза. Анализ путей выявления новых белковых компонентов и генов или белков, идентифицированных ранее, подтвердил участие организации и деградации внеклеточного матрикса, образования эластичных волокон и системы комплемента в ПЭС. Сетевой анализ показал центральную роль фибронектина в патофизиологии заболевания. Выявленные новые белковые компоненты материала ПЭС также объясняют молекулярную составляющую связи ПЭС с заболеваниями сердца, инсультом и болезнью Альцгеймера.
Выводы. Это исследование расширяет понимание белкового состава патологического материала ПЭС на хрусталике у пациентов с ПЭС и дает полезную информацию о патофизиологии данного синдрома. Данное исследование вместе с предыдущим демонстрируют, что использование чистого протеинового материала, без материалов основной капсулы хрусталика, для анализа протеомики является эффективным методом для расшифровки белкового состава сложных и нерастворимых внеклеточных патологических отложений глаза, присутствующих у пациентов с ПЭС.
Sharma S. et al.Novel protein constituents of pathological ocular pseudoexfoliation syndrome deposits identified with mass spectrometry. Mol Vis. 2018.
Медична газета «Здоров’я України 21 сторіччя» № 4 (449), лютий 2019 р.