基于iTRAQ技术的急性氯丙嗪中毒致心肌损伤的差异蛋白质组学分析

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【背景】精神分裂症(Schizophrenia)是一种严重的慢性精神疾病,临床上的表现往往涉及到感知觉和思维情感等多方面的障碍以及精神活动不协调。精神分裂症影响着全球1%的人口,患者终生患病率为0.30%~0.66%,高复发率、高死亡率和低治愈率等特点使其成为研究热点。氯丙嗪(Chlorpromazine,CPZ)具有复杂的药理作用,包括拮抗D2样受体、抑制下丘脑体温调节中枢、抑制5-羟色胺受体、拮抗肾上腺素α受体和M胆碱受体等作用。CPZ作为第一种具有抗精神病作用的药物在全球广泛使用,除了用于治疗阳性精神分裂症外,CPZ临床上还可用于镇静、镇吐、降低体温、抗肿瘤、抗结核、抗微生物等。但长期和(或)过量使用CPZ可导致多种不良反应,其中毒的事件日趋增多,引起了社会广泛的关注。心血管反应是CPZ导致的诸多不良反应中最为常见,同时也是最为严重的,其可以导致心律失常甚至心源性猝死。已有研究表明,CPZ的心肌毒性可能与Na+通道有关,另外有研究表明有些蛋白表达或者功能的改变可能会影响心肌功能,但这些研究未能明确CPZ的心肌毒性及其发生机制。【目的】SD大鼠单次腹腔注射CPZ溶液建立急性中毒模型,测定大鼠CPZ急性中毒半数致死量;应用i TRAQ技术结合LC-MS/MS,筛选大鼠CPZ急性中毒心肌差异性表达的蛋白,并结合国内外相关文献,探讨CPZ中毒所致心肌损害的可能机制;另外根据i TRAQ结果选取肾上腺素能受体通路中的Myl2和Tpm1,采用免疫印迹法(Western Blot)进行蛋白表达水平的验证。(1)采用单次腹腔注射CPZ溶液建立急性中毒模型,分析中毒后SD大鼠行为学及组织病理学改变;(2)使用点斜法(孙氏改良寇氏法)联合Bliss法计算大鼠CPZ急性中毒半数致死量;(3)应用i TRAQ蛋白质组学技术筛查差异性表达蛋白;(4)探究CPZ急性中毒所致的心肌毒性可能机制;(5)采用免疫印迹法(Western Blot)进行差异蛋白表达水平的验证。【方法】(1)实验模型的建立:80只雌雄各半的SD大鼠随机分为8组,每组10只,包括7组CPZ染毒实验组(40mg/kg、56mg/kg、80mg/kg、113 mg/kg、159 mg/kg、225 mg/kg、318 mg/kg)和1组空白对照组(生理盐水)。采用大鼠体重每100g注射1ml相应剂量的CPZ溶液、单次腹腔注射的方式,建立各实验组大鼠染毒模型,并观察大鼠染毒后行为学改变;空白组则予以单次生理盐水(1 m L/100g)腹腔注射。对于一周内死亡的大鼠立即进行解剖,迅速提取心脏,生理盐水漂洗后称重,切取心尖组织,液氮速冻,然后-80℃保存,余心肌组织用多聚甲醛固定,制成切片检查组织学变化;剩余大鼠观察、存活一周后,使用颈椎脱臼法处死,解剖等操作如前。(2)半数致死量的测定:根据染毒组所得出的数据,使用点斜法(孙氏改良寇氏法)及Bliss法计算CPZ急性中毒半数致死量(LD50);(3)将9只SD大鼠随机分为3组,包括LD5剂量实验组、LD50剂量实验组以及空白对照组,大鼠饲养24h后处死,取各组大鼠心尖组织,提取心肌蛋白,应用i TRAQ蛋白质组学方法,对心肌差异性表达的蛋白进行检测;(4)对筛选出的目标蛋白进行归类,结合相关文献,探究CPZ的大鼠心肌毒性,研究分析CPZ可能的心肌毒性机制。(5)采用免疫印迹法(Western Blot)对肾上腺素能受体通路中的Myl2和Tpm1进行蛋白表达水平的验证。【结果】(1)中毒症状观察:各CPZ染毒实验组大鼠均出现以下症状,包括嗜睡、反应迟钝、肌肉松弛、腹式呼吸及体温降低;雄性大鼠出现睾丸肿胀现象。部分大鼠还出现如爪呈内旋拳斗样、大小便失禁、流泪、眼周出血、爪尖出血等症状;(2)组织及病理学改变:肉眼观察未见到大鼠心肌有明显病理学改变,组织学检查见点状肌浆凝集,部分染毒大鼠可见心肌点灶性出血和炎细胞浸润。部分大鼠解剖见肺出血、尿储留;(3)计算半数致死量:综合点斜法(孙氏改良寇氏法)及Bliss法计算的大鼠CPZ腹腔注射急性中毒半数致死量(LD50),最终得出LD50为94 mg/kg;(4)差异性表达的蛋白的筛查:应用i TRAQ技术结合液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)检测CPZ急性中毒大鼠心肌差异性表达的蛋白,共筛查出差异性表达的蛋白共4463种,其中具有统计学意义的蛋白有870种(P<0.05)。(5)与空白对照组相比,Myl2表达水平随CPZ的染毒剂量的增高而显著增高,且具有统计学意义(P<0.05),与i TRAQ结果趋势一致;染毒组Tpm1表达水平较空白对照组增高,但随着CPZ染毒剂量的增高表达水平下降,说明Tpm1随着CPZ染毒剂量升高,表达水平呈先升后降的趋势,这与i TRAQ结果趋势一致。【结论】(1)采用等体积(1m L/100g)腹腔注射CPZ生理盐水溶液的方式,成功建立大鼠CPZ急性中毒模型。大鼠CPZ急性染毒后迅速出现嗜睡、肌肉松弛及体温降低,雄性大鼠出现睾丸肿胀;(2)根据大鼠单次CPZ生理盐水溶液腹腔注射染毒后死亡率,计算LD50为94mg/kg;(3)应用i TRAQ结合LC-MS/MS蛋白质组学技术,筛查出具有统计学意义的心肌差异性表达的蛋白有870种;(4)研究分析CPZ急性中毒大鼠心肌差异性表达的蛋白,发现心肌细胞肾上腺素能信号通路、钙信号通路、致心律失常性右心室心肌病(ARVC)和心肌收缩相关蛋白均有明显差异性表达,涉及到的蛋白有可能是CZP心肌毒性的标志物;(5)通过采用免疫印迹法(Western Blot)对肾上腺素能受体通路中的Myl2和Tpm1进行蛋白表达水平的验证,Myl2表达随着CPZ浓度升高而增加,Tpm1随着CPZ浓度升高,表达呈先升后降,两差异蛋白表达与i TRAQ结果趋势一致,一定程度上提示了i TRAQ结果可靠。
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