タンパク質ネットワーク解析により、AECOPD患者の血小板脱顆粒、タンパク質分解、コレステロール代謝経路に関与するタンパク質のレベルの変化が明らかになった

Protein Network Analysis Identifies Changes in the Level of Proteins Involved in Platelet Degranulation, Proteolysis and Cholesterol Metabolism Pathways in AECOPD Patients.

• Dino B A Tan
• Jason Ito
• Kirsten Peters
• Andreja Livk
• Richard J Lipscombe
• Tammy M Casey
• Yuben P Moodley

抄録

慢性閉塞性肺疾患（COPD）は、進行性の肺および全身の炎症によって特徴づけられます。COPD の急性増悪（AECOPD）は、急性炎症や感染症、罹患率や死亡率の増加と関連しています。これまでのプロテオミクス研究では、肺から採取したサンプル（肺組織生検、気管支肺胞ラベージ、喀痰など）から COPD の発症に関与するタンパク質を同定することに焦点が当てられてきたが、AECOPD を経験した患者の血液からは同定されていなかった。この研究では、血漿は、安定型 COPD（sCOPD）患者と AECOPD 患者の循環タンパク質の発現の違いを識別するために、2 つの独立した定量的プロテオミクス技術、相対的および絶対的定量のための等塩基性タグ（iTRAQ）と多重反応モニタリング（MRM）によって分析されました。まず、AECOPD、sCOPD、および健康な禁煙対照者（HC）のプールされた血漿サンプルを対象に iTRAQ を実行したところ、3 群間で 15 個の異なる発現を示すタンパク質が検出されました。続いて、AECOPD、sCOPD、およびHC患者の別のコホートに対してMRMを実施したところ、HCと比較してAECOPDでは9種類のタンパク質が異なる発現を示した（Afamin、α-1-antichymotrypsin、Afamin、α-1-antichymotrypsin。アポリポ蛋白質E、β-2糖蛋白質1、補体成分C9、フィブロネクチン、免疫グロブリンラムダ様ポリペプチド5、インターα-トリプシンインヒビター重鎖H3、ロイシンリッチα-2糖蛋白質1)。ネットワーク解析により、これらのタンパク質のほとんどがタンパク質分解調節、血小板脱顆粒、コレステロール代謝に関与していることが明らかになった。結論として、本研究ではAECOPDの血漿バイオマーカーの可能性がいくつか確認された。これらのタンパク質のさらなる検証研究により、AECOPDの発症における役割が明らかになる可能性がある。

Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is characterised by a progressive pulmonary and systemic inflammation. Acute exacerbations of COPD (AECOPD) are associated with acute inflammation and infection, increase in the rates of morbidity and mortality. Previous proteomic studies have focussed on identifying proteins involved in COPD pathogenesis in samples collected from the lung (e.g. lung tissue biopsies, bronchoalveolar lavage and sputum) but not from blood of patients who experienced AECOPD. In this study, plasma was analysed by two independent quantitative proteomics techniques; isobaric tag for relative and absolute quantitation (iTRAQ) and multiple reaction monitoring (MRM) to identify differential expression of circulating proteins in patients with stable COPD (sCOPD) and AECOPD. Firstly, iTRAQ performed on pooled plasma samples from AECOPD, sCOPD, and healthy non-smoking controls (HC) revealed 15 differentially expressed proteins between the 3 groups. MRM subsequently performed on a separate cohort of AECOPD, sCOPD, and HC patients confirmed 9 proteins to be differentially expressed by AECOPD compared to HC (Afamin, alpha-1-antichymotrypsin, Apolipoprotein E, Beta-2-glycoprotein 1, Complement component C9, Fibronectin, Immunoglobulin lambda like polypeptide 5, Inter-alpha-trypsin inhibitor heavy chain H3, Leucine rich alpha-2-glycoprotein 1). Network analysis demonstrates that most of these proteins are involved in proteolysis regulation, platelet degranulation and cholesterol metabolism. In conclusion, several potential plasma biomarkers for AECOPD were identified in this study. Further validation studies of these proteins may elucidate their roles in the development of AECOPD.