复杂性 复杂性 1099 - 0526 1076 - 2787 Hindawi 10.1155 / 2018/7514709 7514709 研究文章 高密度Lipoproteins-Associated蛋白质和亚种与动脉硬化与2型糖尿病在年轻人中 朱 Xiaoting 1 2 沙阿 艾米。 3 Swertfeger 德K。 2 李 海龙 4 任 盛 2 梅尔基奥 约翰·T。 5 戈登 斯科特·M。 6 戴维森 w·肖恩 5 http://orcid.org/0000 - 0003 - 1550 - 479 x 陆 l·杰森 2 Popović 米里亚 1 信息管理学院 武汉大学 武汉430072 中国 whu.edu.cn 2 生物医学信息学分工 辛辛那提儿童医院的研究基础 伯内特大道3333号 多层陶瓷7024 辛辛那提 哦,45229 - 3039 美国 cincinnatichildrens.org 3 的内分泌学 辛辛那提儿童医院的研究基础 伯内特大道3333号 多层陶瓷7012 辛辛那提 哦,45229 - 3039 美国 cincinnatichildrens.org 4 新生儿学分工和肺生物学 辛辛那提儿童医院的研究基础 伯内特大道3333号 辛辛那提 哦,45229 - 3039 美国 cincinnatichildrens.org 5 病理学和实验室医学 实验病理学分工 辛辛那提大学 东加尔布雷斯路2120号 辛辛那提 哦,45237 - 0507 美国 uc.edu 6 脂蛋白代谢部分 国家心脏 肺和血液研究所 美国国立卫生研究院的 贝塞斯达 医学博士 美国 nih.gov 2018年 8 3 2018年 2018年 25 08年 2017年 11 01 2018年 8 3 2018年 2018年 版权©2018 Xiaoting朱et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

等离子体水平较低的高密度脂蛋白(HDL)青少年2型糖尿病患者(T2D)关联到一个更高的脉搏波速度(采集),动脉硬化的标志。证据表明,高密度脂蛋白蛋白质或粒子亚种T2D改变,这些可能驱动这些关系。在这项工作中,我们开始透露任何相关的特定的蛋白质和亚种在青年与动脉硬化T2D从蛋白质组学数据。从精益和获得的血浆和采集测量以前T2D青少年。每个等离子体样本分为18个分数由质谱分析和评估。然后,我们应用验证基于网络计算的方法揭示HDL与采集相关亚种。在68发现phospholipid-associated蛋白质,我们发现7与采集负相关,表明他们可能atheroprotective。相反,9个蛋白质与采集显示正相关,这表明它们可能与动脉硬化有关。有趣的是,我们的研究结果表明,apoA-I富含组氨酸和糖蛋白可能扭转保护性的角色跟在T2D的设置成为敌对的。此外,我们发现两个动脉stiffness-associated HDL亚种,其中每个包含多个PWV-related蛋白质。 Correlation and disease association analyses suggest that these HDL subspecies might link T2D to its cardiovascular-related complications.

 美国国立卫生研究院的 R01-HL111829 K23-HL118132 R01-HL104136 美国心脏协会 中国国家自然科学基金 31601083 1。背景

2型糖尿病(T2D)是一个主要危险因素为心血管疾病(CVD)的发展( 1]。提高心血管疾病风险的一个重要贡献者残疾人T2D是血脂异常 2),其特点是高浓度的小颗粒致密低密度脂蛋白(LDL)和血清甘油三酯和低高密度脂蛋白胆固醇浓度(高密度脂蛋白胆固醇)。T2D疗法关注改善心血管疾病风险也主要集中在降低患低密度脂蛋白粒子。不幸的是,即使最有效的ldl降低药物,显著的残余心血管疾病的发生率仍在这个人口( 3]。这促使许多临床试验旨在提高高密度脂蛋白胆固醇( 4- - - - - - 6]。然而,尽管成功地提高高密度脂蛋白胆固醇> 70%,这些药物未能降低心血管疾病风险( 4, 6, 7]。最近的一个例外是可以减少心血管疾病在他汀类药物治疗,但效果是相对温和的( 8]。

HDL-targeted疗法有明显的潜在挑战,因为高密度脂蛋白比以前认为的更加复杂。蛋白质组学的研究高密度脂蛋白发现了至少95个不同的与高密度脂蛋白(相关的蛋白质 9- - - - - - 14]。所有这些蛋白质不可能驻留在单个粒子。相反,它有几个蛋白质相互作用在不同的粒子,可能会执行特定功能。一个完美的例子是锥体虫溶解性因素(TLF),包含载脂蛋白-ⅰ(apoA-I) haptoglobin-related蛋白质,apoL-I。这个粒子已被证明对原生动物特定的溶解性活动 锥虫属brucei通过溶酶体的破坏( 15]。

最近的研究表明,高密度脂蛋白是亚种的异质群体具有独特的蛋白质/脂质成分,没有反映在高密度脂蛋白胆固醇测量( 13, 16- - - - - - 18]。不同蛋白质在高密度脂蛋白亚种可能物理相互作用或与在相同的粒子没有物理交互。这些不同的HDL亚种提供一个合理的解释许多不同功能的高密度脂蛋白( 19]。而高密度脂蛋白是最公认为可以调解反向胆固醇运输(RCT) [ 20.),它消除了过多的胆固醇和其他脂肪周组织和传输回肝脏分解代谢,HDL也被证明具有抗炎,抗氧化,抗凋亡属性( 21- - - - - - 25]。

使用凝胶过滤色谱法分离脂蛋白的大小,我们之前发现青少年2型糖尿病患者耗尽大量高密度脂蛋白粒子相比,青少年肥胖和苗条( 17]。这种减少是反向与脉搏波速度的增加显著相关(采集),动脉硬化的早期测量。此外,我们发现45 HDL-associated蛋白质,其中七T2D组低。这些结果表明高密度脂蛋白成分的变化与T2D的年轻人。然而,在我们之前的纸,我们没有检查如果特定蛋白质或蛋白质亚种在这些粒子可能与动脉硬化有关。

在这里,我们试图确定任何蛋白质或蛋白质组可能与动脉硬化有关的采集。最近,我们开发了一种基于网络的计算方法来推断HDL亚种从复杂的蛋白质组学数据 16]。在多个证据的支持下,蛋白质集群揭示了我们的方法可能对应于高密度脂蛋白亚种。在这项工作中,我们综合病人临床资料,生物实验和生物信息学分析揭示动脉stiffness-related HDL蛋白质和亚种,可能作为连接T2D标记比高密度脂蛋白胆固醇与心血管疾病。

 2。方法 2.1。研究群体

五个青少年T2D 17-27岁和六个精益控制被包含在这个分析( 17]。表 1列出了研究对象的临床特点。主题与T2D诊断根据美国糖尿病协会的标准( 26]。精益对照组有一个体重指数小于85(年龄≤20)或小于25(年龄> 20)。精益控制参与者没有慢性疾病的证据。手动血压测量三次,平均使用水银血压计。动脉硬化是通过测量颈动脉股采集,冠状动脉疾病和中风的一个危险因素( 27]。对于每一个主题,采集收集使用SphygmoCor SCOR-PVx系统。每个参与者三个采集值测定和平均。

研究群体特征。

变量 精益 T2D
n 6 5
年龄(年) 21.67±2.16 21.6±4.04
身体质量指数(毫克/公斤) 23.97±2.04 37.89±3.75
总胆固醇(mg / dL) 153.67±26.38 215.6±55.84
甘油三酸酯(mg / dL) 73.17±27.8 278.6±344.52
高密度脂蛋白胆固醇(mg / dL) 52.67±10.73 33.8±4.44
低密度脂蛋白胆固醇(mg / dL) 86.6±32.24 127.8±53.1
收缩压(毫米汞柱) 119.72±11.33 116.0±8.21
舒张压(毫米汞柱) 71.56±7.96 71.2±5.78
脉搏波速度(米/秒) 5.74±1.11 6.8±1.12
糖化血红蛋白(%) N /一个 11.3±4.65
糖化血红蛋白(更易与摩尔) N /一个 100.2±50.63

数据的平均值和标准偏差(SD)。N / A:不是可用的。

 2.2。血浆分离和蛋白质组学

对于每一个主题,血液分离通过凝胶过滤色谱法为18 lipid-containing分数按大小( 13]。用这种方法,进行了广泛的描述( 13, 18),分数13-30含有可检测磷脂,对应于血浆脂蛋白VLDL、低密度脂蛋白和高密度脂蛋白。与传统凝胶过滤结果density-centric定义、VLDL /低密度脂蛋白范围被定义为分数14 - 18飞机观测的存在。其余分数19-30被定义为高密度脂蛋白范围,因为他们的直径符合测量density-isolated主要高密度脂蛋白HDL和丰富的蛋白质,apoA-I。Lipid-associated蛋白质分离使用合成硅酸钙水合物,脂质清除剂(Supelco),及其相对丰度在每个分数是由质谱(MS)如前所述[ 17, 28]。简而言之,样本delipidated使用氯仿和甲醇。接下来,样本用二硫苏糖醇治疗和碘乙酰胺(Sigma-Aldrich、圣路易斯、钼)减少和carbamidomethylate蛋白质。最后,蛋白质使胰蛋白酶化和女士受到一个安捷伦1100系列Autosampler /高效液相色谱用于画0.5 μ L样本并注入到C18反相柱(恩典;150×0.500毫米),乙腈浓度梯度(5 - 30%,水0.1%甲酸)被用来洗提肽对于内联电喷雾串联女士,由飞行时间QSTAR XL质谱仪(应用生物系统公司)。列清洗自动执行的两个周期5 - 85%乙腈梯度每个运行之间持续15分钟。PeakView 2.1版本被用于把原始数据文件转换成高峰(.mgf)文件列表。由此产生的质谱分析与吉祥物(2.2.2版本, http://www.matrixscience.com)和X !串联(版本2001.01.01.1)搜索引擎对UniProtKB / Swiss-Prot蛋白质知识库(2011,包含540958项)。搜索条件包括人类分类和carbamidomethylation变量修改;肽宽容被设定为±20 ppm, MS / MS公差将±0.6 Da,和3错过了胰蛋白酶分裂被允许。肽和蛋白质识别从MS / MS验证使用脚手架软件(3.3.1)版,只有肽> 95%识别概率和蛋白质识别> 99%概率是包括在分析中。此外,从每个蛋白质被要求至少2肽被认为是在分析。肽识别错误发现率小于0.6%(计算独家光谱项的总和的百分比诱饵蛋白除以独家的和光谱项目标蛋白质)和蛋白质识别不到0.1%(计算为诱饵蛋白数量除以目标蛋白质的数量)。女士肽计数得到半定量的识别蛋白质在分数在两组之间的差异。尽管肽谱计数被批评为其准确性反映丰富的蛋白质,它不会妥协我们的分析在这工作,因为我们只考虑趋势或高密度脂蛋白蛋白质的分布模式。光谱计数被使用在任何情况下都不反映蛋白质的绝对数量。 For data preprocessing, we filtered the MS detected proteins with the HDL Proteome Watch [ 29日在所有精益和T2D参与者)。高密度脂蛋白蛋白质组的手表是一个策划的数据库记录所有蛋白质被发现与HDL在多个女士的研究。我们进一步去除非常观察蛋白质(少于3肽在所有科目)。

 2.3。相关分析

调查如果任何个人HDL蛋白与动脉硬化有关,我们计算皮尔逊相关系数(PCC)之间的相对丰度在胜38负分数和采集测量HDL的蛋白质。PCC是精益和T2D的总和计算数据集,精益的数据集,T2D数据集。我们意识到PCC的精益和T2D组合数据集可能主要由精益集团(补充图 1)。如果高密度脂蛋白的组成在T2D确实改变了,它是可能的,在同样大小的分数,精益和T2D数据集呈现出截然不同的模式。因此,在这项工作中,我们分离精益和T2D组,分别进行了分析。具体来说,每个血浆高密度脂蛋白 ∈ 19 ⋯ 30. ,我们计算一个单变量PCC采集和HDL-associated蛋白质的肽数量之间分数两组内的所有科目。我们应用双尾 t 以及随后Benjamini-Hochberg过程为多个比较测试零假设正确的采集和蛋白质之间没有相关性。

 2.4。基于网络的高密度脂蛋白亚种的识别

来推断HDL亚种,我们应用我们之前开发的基于网络的方法为集群comigrating蛋白( 16]。这种方法是基于假设相似的蛋白质洗脱模式在等离子体分离很可能驻留在相同的高密度脂蛋白亚种。我们建造了一个comigration (PPI)网络的精益蛋白质间交互作用和T2D组,分别使用分数13-30。Comigration相似性测量了单变量PCC,强烈相关链接选择形成了网络。蛋白质网络的集群使用网络聚类方法,ClusterONE [ 30.]。确定蛋白集群中发现分数19-30被推断是高密度脂蛋白亚种。

 2.5。疾病关联分析

来确定是否HDL亚种与特定疾病相关,我们进行疾病协会分析使用一个独立的分析仪,ToppCluster [ 31日]。疾病关联分析,ToppCluster计算一个浓缩的分数超几何分布测试我们发现高密度脂蛋白亚种与人类疾病相关的注释,收集来自多个公共人类疾病数据库。一个默认Bonferroni调整应用关联的测试和修正 P < 0.05 用于选择显著相关的疾病。

 3所示。结果 3.1。HDL-Associated蛋白质和动脉硬化

我们第一次试图确定个人HDL-associated蛋白血浆高密度脂蛋白分数与动脉硬化有关。总共有68 HDL-associated蛋白质被确定在所有分数。数据 1和 2显示单变量PCC高密度脂蛋白中的58蛋白质大小分数和采集精益和T2D组,分别。在两组,我们确定了14个不同的HDL与采集的蛋白质表现出显著相关性( | P C C | ≥ 0.9 , P < 0.05 后Benjamini-Hochberg过程)。精益集团专门七与采集显示强负相关的蛋白质(图 1)。包括古典载脂蛋白apoA-I、apoC-III apoJ,以及补充c1子组件,富含组氨酸糖蛋白,inter-alpha-trypsin抑制剂2,色素epithelium-derived因素。重要的蛋白质检测高密度脂蛋白尺寸范围和显示没有优惠分布更大或更小的粒子。采集的负相关表明这些蛋白质可能atheroprotective粒子的组成部分。

pcc肽项单独的蛋白质与采集 精益集团在高密度脂蛋白分数。红色,白色,和蓝色用于马克最大,介质,分别和最小值。绿色标记表明显著相关。的蛋白质也与采集T2D组用黄色突出显示。

pcc肽项单独的蛋白质与采集 T2D集团在高密度脂蛋白分数。红色,白色,和蓝色用于马克最大,介质,分别和最小值。绿色标记表明显著相关。的蛋白质也与采集精益组用黄色突出显示。

相比之下,T2D集团9蛋白被发现与采集呈正相关(图 2)。这些蛋白质主要是分布在分数26 ~ 29日,包含范围较小的高密度脂蛋白粒子。这些蛋白质alpha-2-HS-glycoprotein,抗凝血酶iii、apoA-I gelsolin,血液结合素,富含组氨酸糖蛋白,kininogen-1、纤溶酶原,物和白蛋白。采集的正相关关系表明,这些可能是患。值得注意的是,apoA-I和富含组氨酸糖蛋白在两组被发现,但负相关的采集精益集团和T2D组的正相关,这表明也许蛋白质分布(大小颗粒赶到)改变在疾病、proatherogenic呈现它。除了上面提到的显著PWV-correlated蛋白质,大多数phospholipid-associated蛋白质与采集测量证明没有明确的相关性。

 3.2。模式的分布与采集相关的蛋白质

相关分析的基础上,我们想知道如果这些PWV-related蛋白质与高密度脂蛋白粒子大小改变。这促使我们调查这些PWV-related蛋白的分布。我们比较分布模式的精益和T2D之间的显著相关蛋白质组( n = 14 )。使用一个 t 以及,我们确定5/14 PWV-correlated蛋白质分布的重大变化在特定分数( P < 0.05 )。这些包括gelsolin kininogen-1,纤溶酶原,物inter-alpha-trypsin抑制剂2 (ITIH2),色素epithelium-derived因素(PEDF)。我们注意到一个额外的五种蛋白质(即。,apoA-I, alpha-2-HS-glycoprotein, hemopexin, histidine-rich glycoprotein, and albumin) exhibited observable pattern changes but their P 值略大于0.05。数据 3(一个)- - - - - - 3 (c)演示PWV-correlated蛋白质重要模式的改变。纤溶酶原和PEDF在较小的尺寸改变HDL物范围,当ITIH2变化大的高密度脂蛋白大小分数。数据 3 (d)和 3 (e)显示两个例子的模式变化可见但不重要,一定的分数。例如,与精益课程相比,apoA-I却降低了在T2D科目分数(图21 3 (d))以及富含组氨酸糖蛋白在分数23(图 3 (e))。他们的变化出现在大的高密度脂蛋白大小分数。只有四个14 PWV-correlated蛋白质表现出没有可观察到的变化分布:抗凝血酶iii, apoC-III,补充c1子组件,apoJ(图 3 (f))。高密度脂蛋白的模式分析表明,只有一个部分亚种这些蛋白质居住在青年与T2D改变。

分布模式的例子蛋白质具有高相关性与采集。光谱计数被除以最大值归一化在所有分数。数据归一化光谱计数的平均值和标准偏差。归一化肽计数在高密度脂蛋白分数显示精益(蓝色)和T2D(红色):(a)纤溶酶原,物(b)色素epithelium-derived因素,(c) inter-alpha-trypsin抑制剂2,(d) apoA-I,富含组氨酸(e)糖蛋白,跟apoJ (f)。一个 t 以及比较规范化肽进行了计数精益和T2D组之间在个人分数。 P ∗ < 0.05 。 P # < 0.08 。

 3.3。高密度脂蛋白亚种和动脉硬化

接下来,我们试图识别潜在的HDL亚种可能与动脉硬化有关。我们曾经设计了一个计算方法揭示假定的HDL亚种( 16]。在这项工作中,我们使用同样的方法来构造comigration PPI网络的精益和T2D科目,分别节中描述 2。68蛋白的光谱项分数13-30被应用于网络建设。PPI网络的精益和T2D组如图 4。网络只包括comigration强烈相关链接(PCC≥0.8, P < 0.05 ),因此,42高密度脂蛋白相关蛋白质。精益网络如图 4(一)包含62个comigration链接,而T2D网络图 4 (b)只有35个链接。纤维蛋白原α链、纤维蛋白原β链和纤维蛋白原γ链(黄色)形成纤维蛋白原,血浆糖蛋白。这三个子单元comigration网络应该是相互关联的,因为它们colocalize和旅行在分馏等离子体结合成一个单一的蛋白质。三个子单元的互连两个数字 4(一)和 4 (b)观察,验证我们的网络建设。

HDL-associated PPI网络的精益组(a)和(b) T2D组。节点代表蛋白质和边缘代表comigration关系。星团内的边缘标记为深粉红色,intercluster边是蓝色的。明显PWV-correlated蛋白质标有红色文本(正面)和蓝色文本(负)。集群蛋白质组是用不同的颜色。

在图 4(一),我们发现可以找到几组蛋白质聚集在一起使用ClusterONE方法( 30.]。这些集群可能由不同的高密度脂蛋白亚种和标记与各种颜色的精益管控。集群节点不与水颜色标记。在T2D网络(图 4 (b)),我们应用相同的布局和颜色如图 4(一)进行比较。有全球精益和T2D网络拓扑差异。聚类系数(CC)计算来衡量网络中节点的程度往往聚集在一起。精益的CC网络是0.508,而T2D的CC网络减少到0.225。减少表明,精益完整蛋白质亚种可能超过T2D科目。

另一个重要的网络的拓扑特性是连接组件的数量(NCC)。图,其最大连接组件的每个连通子图。较低的NCC显示更少的子图和显示更强的网络连接。精益和T2D网络的NCC 8 - 23日。的链接数,精益网络链接超过T2D网络相同的PCC截止。这表明,高密度脂蛋白在精益蛋白质控制comigration关系有强于T2D的科目。损失中的链接T2D网络主要是集群内(例如,绿色和黄色的集群)。另一方面,T2D网络涉及额外的链接;例如,kininogen-1 comigrates粉红色的集群。网络之间的差异表明,某些HDL亚种的成分变化可能发生在T2D的青年。

进一步检查后,我们首先指出apoA-I之间的边缘和apoA-II T2D组中缺席。尽管并不是所有apoA-I包含粒子包括apoA-II,众所周知,apoA-I和apoA-II通常驻留在相同的高密度脂蛋白复合物( 14, 18, 29日, 32]。一个独立的研究( 32凝胶后]报道apoA-I和apoA-II comigrated filtration-based血浆分离(PCC = 0.96)。在目前的研究中,PCC apoA-I和apoA-II迁移模式的精益集团是0.871 ( P < 0.05 ),而新闻申诉委员会T2D组减少到0.747 ( P < 0.05 )。他们comigration模式精益和T2D组之间的比较(数字 5(一个)和 5 (b))。明显的分布变化出现在apoA-II,尤其是在分数研讨会。这是我们的原始论文(之前报道 17]。PCC较低可能是由于一个损失的小T2D患者高密度脂蛋白粒子或高密度脂蛋白亚种的成分变更包含apoA-II T2D的青年。此外,haptoglobin-related蛋白质和补体因子H之间的联系是迷失在T2D网络。他们comigration模式(数据 5 (c)和 5 (d))证明haptoglobin-related蛋白质T2D组中有一个明确的模式改变。另一方面,我们发现一些边缘,只有出现在T2D网络。

蛋白质对Comigration模式。(a - b) apoA-I apoA-II (c - d) haptoglobin-related蛋白质和补体因子H (e-f) apoH kininogen-1,从精益和T2D组。光谱数量标准化除以所有分数的最大值。数据归一化光谱计数的平均值和标准偏差。

数据 5 (e)和 5 (f)表明kininogen-1峰值在精益控制分数26但峰值在分数27 T2D科目。这右移位使kininogen-1有类似的迁移模式apoH T2D的青年。

HDL-associated PPI网络,我们观测到的三个集群包含至少两个高度相关的蛋白质与采集。这些蓝色的集群包含四个蛋白(apoA-IV,抗凝血酶iii、kallistatin和白蛋白),绿色的集群包含五个蛋白质(apoA-I apoA-II,补体C3,补充c1子组件,和搞笑gamma 1链C地区),和粉色的集群包含6个蛋白(gelsolin血液结合素,纤溶酶原,物补充C9, apoH,和alpha-2-HS-glycoprotein)。蓝色的集群中的蛋白质不可能形成一个亚种。他们只是一起迁移由于其类似的大小。如果他们组成了一个亚种,结合兆瓦将至少205 kDa,没有任何相关的脂质,因此洗提在前面的分数。因此,该分组不会被称为亚种。然而,其余2集群每个可能的迁移在一起在一个亚种,因为他们洗提在一小部分含有蛋白质,比任何单一的蛋白质在各自的集群。迁移模式2亚种在精益和T2D组如图 6。再一次,我们首次提供了纤维蛋白原控制如图 6(一)和 6 (b)来说明不同的蛋白质comigrate如果它们驻留在相同的“粒子”和显示模式之间没有区别精益和T2D如前所观察到的。剩下的板图 6证明这两个新披露的模式在精益和T2D集群。绿色的集群(数字 6 (c)和 6 (d))包含两个负面PWV-correlated蛋白质精益组中被识别。在T2D集团模式的变化是显而易见的,所以,在精益蛋白质之间的联系组T2D组中缺席。

Comigration模式的蛋白质与至少两个PWV-correlated驻留在同一亚种在精益蛋白质(a, c, e)和T2D (b, d, f)组。数据是指归一化肽。颜色的分布轮廓的颜色模式匹配节点。纤维蛋白原(a - b)控制:comigration模式 α/ β/ ϒ链(在同一粒子)精益和T2D丝毫没有区别。集群(C - d) 1:载脂蛋白-ⅰ,载脂蛋白A-II,搞笑gamma 1 C链区域,补体C3,补充c1子组件。集群(e-f) 2:血液结合素,纤溶酶原,物载脂蛋白H,补充C9, gelsolin, alpha-2-HS糖蛋白。

看来完好的亚种,其中包含两个atheroprotective蛋白质改造成断开proatherogenic元素。最后,在粉红色的集群(数字 6 (e)和 6 (f)),有六名成员的积极PWV-correlated T2D组蛋白。只有alpha-2-HS-glycoprotein演示了可观测的模式变化。因为这两个集群可能对应于血浆高密度脂蛋白亚种,我们预计这些亚种与动脉硬化有关。

 3.4。高密度脂蛋白亚种和疾病

我们进一步分析,我们试图探索这些亚种与人类疾病。我们使用ToppCluster [ 31日)构建一个disease-cluster协会网络( P < 0.05 Bonferroni调整后)。如图 7,广场节点网络的代表所有的疾病与集群显著相关。网络中的边代表重要的关联,计算基于超几何测试。我们明显糖尿病引起的,CVD-related, dyslipidemia-related术语不同的颜色。这两组患者似乎与某些CVD-related或dyslipidemia-related疾病相关。强烈的关联表明亚种内的蛋白质一起工作,可能导致这些疾病的发病机理。因此,这种疾病协会进一步支持这些高密度脂蛋白亚种可能与动脉硬化有关。

变异网络两个HDL亚种。每个HDL亚种与相关疾病(广场节点)。疾病标签标注粉色的文本(CVD-related),蓝色文本(dyslipidemia-related)和黑色文本(他人)。

 4所示。讨论

许多证据表明,改变某些HDL的蛋白质或亚种T2D患者可能与动脉硬化有关( 17, 33- - - - - - 37]。例如,内皮保护活动的HDL隔绝T2D受试者相比减少健康对照组( 37]。此外,高密度脂蛋白孵化与葡萄糖被证实有抗炎和抗氧化活动受损 36]。因此,识别T2D-specific HDL蛋白质或亚种不仅可以作为心血管疾病的不同阶段的早期生物标志物还帮助在设计具体HDL-related疗法来保护残疾人T2D从心血管疾病并发症。

虽然以前的研究已经表明HDL-associated蛋白质改变与T2D青年( 17),蛋白质或亚种是专门与动脉硬化有关仍然遥遥无期。在这里,我们开始确定高密度脂蛋白与动脉硬化的蛋白质和亚种比较临床和从精益蛋白质组学数据和T2D的参与者。这工作是小说在两个方面:(1)它揭示了一个数量的显著PWV-correlated蛋白质结合生物化验,临床测量和高密度脂蛋白蛋白质组学,(2)它超越单个蛋白质和调查T2D从高密度脂蛋白亚种的角度的影响。

关于个人高密度脂蛋白与动脉硬化有关的蛋白质,值得注意的一些结果,包括apoA-I PCC的变化,富含组氨酸糖蛋白,与采集血液结合素。在当前分析,apoA-I具有正负两方面与动脉硬化的相关性,这表明apoA-I高密度脂蛋白粒子可以作为一个平台,可以atheroprotective和粥样硬化。自凝胶过滤技术分离高密度脂蛋白粒子通过水力直径,分布格局的改变表明颗粒大小的变化,因此HDL亚种的成分变化。ApoA-I T2D组展品规范化的丰度较大的高密度脂蛋白低范围和较小的粒子增加分数。从高密度脂蛋白亚种的角度来看,apoA-I是高密度脂蛋白的主要成分和结构脚手架并可能参与多个HDL亚种。基于不同分数的PCC(数字 1和 2),很可能更大的规模之间的平衡apoA-I包含亚种在分数21 - 22和小apoA-I包含分数25 - 28亚种可能构成apoA-I明显atheroprotection精益组,也可能增加动脉硬化T2D组。不幸的是,根据目前的分析,是不可能区分两种可能性:(1)T2D的分解结果保护高密度脂蛋白粒子成有害的较小的或(2)存在两种截然不同的HDL亚种与特定的代谢平衡,在等离子体和T2D往往会改变这种平衡。这将是重要的理解这些物种的代谢起源来解决这些问题。

此外,富含组氨酸糖蛋白和血液结合素与采集T2D组呈正相关。这两种蛋白在监管中发挥的作用的凝血功能,补充和纤维蛋白溶解通路。到目前为止,我们没有足够的信息来推测这些蛋白质可能导致血管硬化,甚至在这方面如果因果。

我们的网络分析显示清晰的全球精益和T2D之间的差异蛋白质网络组。这两个网络的全局拓扑参数表明,精益网络有较强的连通性和倾向于有更多的集群,而T2D网络拓扑更分散。T2D,可能某些蛋白质缺少关键HDL亚种,从而改变其功能。费舍尔et al。 38)所描述的功能失调的高密度脂蛋白的形成。预计,当生成功能失调的高密度脂蛋白而不是成熟的球形HDL,蛋白质网络的HDL可能显示明显的拓扑差异。我们的网络分析是符合以前的观测,即高密度脂蛋白亚种T2D组确实是被T2D改变( 17, 33, 34),证明了降低星团内链接与精益集团(如失去apoA-I和apoA-II链接,以及集群内的其他链接)。

两个候选人包含至少两个亚种PWV-correlated蛋白质识别可能与动脉硬化有关。值得注意的是,有一些分布格局的变化确定的个体蛋白质精益和T2D组(图之间的亚种 6)。这表明这些粒子的成分可能改变T2D科目。可能这种成分的改变可能会影响某些功能的高密度脂蛋白,因此,心血管疾病的进展。这些高密度脂蛋白亚种可能提供T2D和心血管疾病并发症之间的联系。目前,我们的研究只集中在动脉硬化和心血管疾病。T2D以来各种典型的并发症(如心血管疾病、神经病变、肾病、视网膜病变、听力障碍,和阿尔茨海默氏症),我们推测,多样化的HDL亚种或lipid-associated粒子可能与不同的并发症。

这项工作的一个局限在于有限的样本大小。由于主体的限制招聘以及等离子体的相对有限的吞吐量分馏过程,进行这项研究代表主题组而不是庞大的人口。因此,我们不能完全排除个体差异引起的偏差的可能性。然而,没有其他研究力图subfractionate脂蛋白和跟踪他们的蛋白质组这么多细节。这项研究的另一个局限性是我们不能100%肯定的每一个蛋白质分析居住在一个高密度脂蛋白粒子。然而,这项研究是专门设计来增加的可能性,我们只是看着HDL-associated蛋白质。在这项研究中使用的方法包括多管齐下的方法来分离高密度脂蛋白。首先,整个等离子体size-fractionated。第二,圣主抵抗军是用来隔离lipid-containing粒子从每个分数。虽然上帝抵抗军有效结合lipid-rich物种,我们不能完全排除这种可能性,一些血浆蛋白绑定圣主抵抗军。 Thus it is possible that, even with the LRA selection process, some plasma proteins were detected by MS analysis. However, finally, the resulting list of MS identified proteins (approximately 110 proteins) was filtered against the HDL Proteome Watch, a curated database that reports proteins that have been detected on HDL by multiple mass spectrometry studies. Thus, it is reasonable that the proteins reported in the final subspecies analysis are likely to be HDL-associated proteins. Future work will focus on validating these results in larger groups.

 5。结论

总之,我们确定了七个HDL负相关蛋白与动脉硬化,以及9个蛋白质,积极从复杂的蛋白质组学数据与动脉硬化有关。此外,我们构建蛋白质comigration精益和T2D组织网络,分别。使用基于网络的复杂身份,我们发现两个PWV-related HDL T2D的亚种与多个相关并发症。我们警告说,当前的研究只是基于相关分析。然而,这种相关性是重要到足以支持进一步的试验研究。我们发现这些蛋白质的分布可能会提供一个更好的理解在高密度脂蛋白蛋白质是如何改变青年T2D和它们是如何与动脉硬化有关。我们的研究结果还表明,某些HDL蛋白质(如apoA-I和富含组氨酸糖蛋白)可能扭转他们的保护角色和成为T2D硬化的条件。这或许可以解释为什么提高高密度脂蛋白胆固醇治疗( 7)没有取得理想的结果。这些PWV-related蛋白质和亚种可能是优秀的目标在未来确定的实验调查具体的高密度脂蛋白亚种。

 缩写 高密度脂蛋白:

高密度脂蛋白

 T2D:

2型糖尿病

 采集:

脉搏波速度

 心血管疾病:

心血管疾病

 低密度脂蛋白:

低密度脂蛋白

 高密度脂蛋白胆固醇:

高密度脂蛋白胆固醇

 TLF:

锥体虫溶解性因素

 7月:

载脂蛋白

 个随机对照试验:

反向胆固醇运输。

 数据可用性

数据可用性,请参阅原始研究[ 17]。

 伦理批准

这项研究已通过IRB委员会辛辛那提儿童医院医疗中心。

 同意

书面知情同意了参与者是18岁或以上或家长或监护人的参与者低于18岁。

 的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

 作者的贡献

l . Jason陆设计本文的研究计划;艾米·s·沙和斯科特·m·戈登进行实验,收集临床数据;Xiaoting朱、海龙李和盛任分析数据;艾米·沙、德k . Swertfeger和约翰·t·梅尔基奥帮助在研究设计;Xiaoting朱、德k . Swertfeger海龙李陆l·杰森写的手稿;w·肖恩·戴维森和陆l . Jason监督的研究。

 确认

这项工作是由美国国立卫生研究院的支持(R01-HL111829 l . Jason Lu, K23-HL118132艾米·s .沙和R01-HL104136 w·肖恩·戴维森),博士前的奖学金斯科特·m·戈登和博士后研究员约翰·t·梅尔基奥大河下属的美国心脏协会和中国国家自然科学基金(没有。31601083)。

 补充材料

补充图 1 :21 apoA-I相对丰度的相关性分数与采集测量。精益、T2D和组合数据标有蓝色,红色,绿色,分别。结合数据和采集的PCC似乎主要由精益集团这PCC未能反映采集和蛋白质之间的关系。

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