多肌炎和皮肌炎(polymyositis and dermatomyositis,PM/DM)是一组骨骼肌的系统性、非化脓性炎性疾病,主要累及四肢近端及颈部肌群,临床表现为对称的近端肢带肌、颈部甚至咽部肌肉无力和萎缩,严重者导致心肌、呼吸肌群受累,引起死亡。PM/DM还可累及多种脏器,伴发肿瘤或其他结缔组织疾病,DM尚可伴有特异性皮疹。目前倾向于将两者统称为特发性炎性肌病。

3月25日,中南大学湘雅医院等机构的研究者在医学风湿病学专业期刊Rheumatology上发表文章,应用蛋白质组学技术分析DM与PM患者相较于健康人肌肉组织在蛋白质大分子层面的差异,筛选到疾病关键蛋白DYSF,且通过实验证明DYSF与HLA-A在DM以及PM患者肌肉组织中存在共同作用,首次报道DYSF的上调是DM以及PM的发病关键机制。

研究者收集了75例DM与PM患者以及43名健康人(HC)的样本用于实验,其中应用3例DM、3例PM、3例HC的肌肉组织样本(样本策略)进行TMT标记的高通量蛋白质组学分析(质谱策略,景杰生物提供蛋白组学定量技术支持)。研究一共鉴定到2942种蛋白,差异蛋白分析结果表明,DM与PM在蛋白层面表现出较大的差别,二者之间相对于HC共同上下调的蛋白仅有27个或12个。与健康样本相比,DM患者中在部分能量代谢途径存在显著差异,而PM患者有变化的则是蛋白质合成,核糖体等相关过程(图1)。

图1:蛋白质组学生信分析概览

研究者从组学数据中挑选出最为显著上下调的一部分蛋白并在42名患者以及28名健康人样本中进行验证,包括DYSF, SMTNL2, HMGB1, ART3, SND1以及CRAT等差异蛋白被验证证明在DM以及PM患者肌肉组织中显著高表达(qPCR)。其中,DYSF蛋白主要在肌纤维细胞膜上表达出较高的丰度(IF),且在DM与PM患者血清中鉴定到了较高的水平(图2)。

图2:主要差异蛋白的实验验证

研究表明,此类DM/PM的病因与MHC I类HLA-A蛋白以及单核细胞趋化蛋白MCP-1的强表达显著相关,因此研究者进一步探究跨膜糖蛋白DYSF是否与这类人类组织相容性抗原存在关联性。通过免疫荧光共定位等实验,研究者证明了DYSF蛋白与HLA-A抗原在DM或PM患者肌肉组织中存在共定位。随后研究者进行体外炎症刺激实验,用IFN-β因此刺激肌肉细胞和内皮细胞,发现DYSF与HLA-A表达水平同时上调;并在患者体内验证了DYSF在炎症细胞中表达,进一步说明了DYSF与炎症的产生尤其是DM与PM疾病发生存在密切关系(图3)。

图3 DYSF与HLA-A在DM与PM患者肌肉组织中存在共定位

综上所述,本项研究应用高通量蛋白质组学技术,通过大规模筛选找到DM与PM患者相较于健康人肌肉组织在蛋白质大分子层面的差异,并筛选到疾病关键蛋白DYSF,且通过实验证明DYSF与HLA-A在DM以及PM患者肌肉组织中存在共同作用,首次报道DYSF的上调是DM以及PM的发病关键机制。

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参考文献:

Xiao Y, et al., 2019, Global analysis of protein expression in muscle tissues of dermatomyositis/polymyosisits patients demonstrated an association between dysferlin and human leucocyte antigen A. Rheumatology .

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