Кластерный анализ протеома плазмы крови у беременных с преэклампсией
Цель: Изучение молекулярно-биологических особенностей развития преэклампсии на основании определения протеомного профиля плазмы крови беременных с проведением кластерного анализа белков. Материалы и методы: Обследованы 27 беременных женщин: 15 здоровых пациенток с физиологическим течением беременности (контрольная группа, сроки гестации в среднем 39,5 (39,5; 40,0) недели) и 12 пациенток с тяжелой преэклампсией (основная группа, сроки гестации в среднем 32,1 (29; 35) недели). Проведены общеклинические, лабораторные и инструментальные методы исследования, а также определен протеомный профиль плазмы крови с использованием хромато-масс-спектрометрии сверхвысокого разрешения. Кластерный анализ белков проводился с использованием онлайн-программы DAVID.Никитина Н.А., Сидорова И.С., Зиганшин Р.Х., Кирьянова М.А., Агеев М.Б.
Результаты: При анализе протеома плазмы крови идентифицировано около 1500 белков в каждом образце. Дифференциальные отличия обнаружены в отношении 317 белков у беременных с преэклампсией, изменения 113 из них имели статистическую значимость (70 белков с повышенной экспрессией, 43 белка – со сниженной). Кластерный анализ дифференциально отличающихся при преэклампсии белков плазмы позволил выделить 9 наиболее крупных кластеров, указывающих на значимую роль нарушений в системах комплемента и коагуляции, реакций воспаления и иммунного ответа, метаболических нарушений, а также изменений клеточных процессов (в частности, функций эндоплазматического ретикулума) в патогенезе преэклампсии. Данные доступны через ProteomeXchange с идентификатором PXD036175.
Заключение: Протеомный профиль материнской крови при преэклампсии значимо отличается от протеома крови при неосложненном течении беременности, характеризуется вариабельностью изменений, отражающих множественные и разнонаправленные нарушения биологических процессов и молекулярных функций.
Вклад авторов: Сидорова И.С., Никитина Н.А. – концепция и дизайн исследования; Зиганшин Р.Х., Кирьянова М.А., Агеев М.Б. – сбор и обработка материала; Зиганшин Р.Х. – определение протеома плазмы крови с использованием хромато‑масс‑спектрометрии; Никитина Н.А., Зиганшин Р.Х. – написание текста; Сидорова И.С. – редактирование. Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.
Финансирование: Работа выполнена без дополнительного финансирования.
Одобрение Этического комитета: Исследование одобрено локальным Этическим комитетом ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» МЗ РФ (Сеченовский университет) (выписка из протокола заседания ЛЭК № 22‑21 от 09.12.2021).
Согласие пациентов на публикацию: Все пациентки подписали информированное согласие на участие в исследовании. Обмен исследовательскими данными: Данные, подтверждающие выводы этого исследования, доступны по запросу у автора, ответственного за переписку, после одобрения ведущим исследователем.
Для цитирования: Никитина Н.А., Сидорова И.С., Зиганшин Р.Х., Кирьянова М.А., Агеев М.Б. Кластерный анализ протеома плазмы крови у беременных с преэклампсией.
Акушерство и гинекология. 2023; 5: 37-49
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2023.15
Ключевые слова
кластерный анализ белков
масс-спектрометрия
преэклампсия
протеом
протеом- ный профиль плазмы крови
Список литературы
1. Сидорова И.С., Никитина Н.А. Обоснование современной концепции развития преэклампсии. Акушерство и гинекология. 2019; 4: 26‑33.
2. Benny P.A., Alakwaa F.M., Schlueter R.J., Lassiter C.B., Garmire L.X. A review of omics approaches to study preeclampsia. Placenta. 2020; 92: 17‑27. https://dx.doi.org/ 10.1016/j.placenta.2020.01.008.
3. Navajas R., Corrales F., Paradela A. Quantitative proteomics‑based analyses performed on pre‑eclampsia samples in the 2004‑2020 period: a systematic review. Clin. Proteomics. 2021; 18(1): 6. https://dx.doi.org/10.1186/ s12014‑021‑09313‑1.
4. Sun Y.V., Hu Y.J. Integrative analysis of multi‑omics data for discovery and functional studies of complex human diseases. Adv. Genet. 2016; 93: 147‑90. https://dx.doi.org/10.1016/bs.adgen.2015.11.004.
5. Никитина Н.А., Сидорова И.С., Агеев М.Б., Тимофеев С.А., Кирьянова М.А., Морозова Е.А. Новые технологии в решении проблем преэклампсии. Акушерство и гинекология. 2022; 10: 5‑13.
6. Deutsch E.W., Omenn G.S., Sun Z., Maes M., Pernemalm M., Palaniappan K.K. et al. Advances and utility of the human plasma proteome. J. Proteome Res. 2021; 20(12): 5241‑63. https://dx.doi.org/10.1021/acs.jproteome.1c00657.
7. Romero R., Erez O., Maymon E., Chaemsaithong P., Xu Z., Pacora P. et al. The maternal plasma proteome changes as a function of gestational age in normal pregnancy: a longitudinal study. Am. J. Obstet. Gynecol. 2017; 217(1): 67.e1‑67. e21. https://dx.doi.org/10.1016/j.ajog.2017.02.037.
8. Aghaeepour N., Lehallier B., Baca Q., Ganio E.A., Wong R.J., Ghaemi M.S. et al. A proteomic clock of human pregnancy. Am. J. Obstet. Gynecol. 2018; 218(3): 347.e1‑347.e14. https://dx.doi.org/10.1016/j.ajog.2017.12.208.
9. Tarca A.L., Romero R., Benshalom-Tirosh N., Than N.G., Gudicha D.W., Done B. et al. The prediction of early preeclampsia: Results from a longitudinal proteomics study. PLoS One. 2019; 14(6): e0217273. https://dx.doi.org/10.1371/ journal.pone.0217273.
10. Hedman A.M., Lundholm C., Andolf E., Pershagen G., Fall T., Almqvist C. Longitudinal plasma inflammatory proteome profiling during pregnancy in the Born into Life study. Sci. Rep. 2020; 10(1): 17819. https://dx.doi.org/10.1038/ s41598‑020‑74722‑5.
11. Стародубцева Н.Л., Бугрова А.Е., Кононихин А.С., Вавина О.В., Широкова В.А., Наумов В.А., Гаранина И.А., Лагутин В.В., Попов И.А., Логинова Н.С., Ходжаева З.С., Франкевич В.Е., Николаев Е.Н., Сухих Г.Т. Возможность прогнозирования и ранней диагностики преэклампсии по пептидному профилю мочи. Акушерство и гинекология. 2015; 6: 46‑52.
12. Прокопенко В.М. Применение протеомного анализа в акушерстве (первые результаты исследований). Российский вестник акушера‑гинеколога. 2016; 16(1): 28‑32.
13. Michalczyk M., Celewicz A., Celewicz M., Woźniakowska-Gondek P., Rzepka R. The Role of Inflammation in the Pathogenesis of Preeclampsia. Mediators Inflamm. 2020; 2020: 3864941. https://dx.doi.org/10.1155/2020/3864941.
14. Cavaillon J.M., Sansonetti P., Goldman M. 100th Anniversary of Jules Bordet's Nobel Prize: tribute to a founding father of immunology. Front. Immunol. 2019; 10: 2114. https://dx.doi.org/10.3389/fimmu.2019.02114.
15. Youssef L., Miranda J., Blasco M., Paules C., Crovetto F., Palomo M. et al. Complement and coagulation cascades activation is the main pathophysiological pathway in early‑onset severe preeclampsia revealed by maternal proteomics. Sci. Rep. 2021; 11(1): 3048. https://dx.doi.org/10.1038/s41598‑021‑82733‑z.
16. Regal J.F., Gilbert J.S., Burwick R.M. The complement system and adverse pregnancy outcomes. Mol. Immunol. 2015; 67(1): 56‑70. https://dx.doi.org/10.1016/j.molimm.2015.02.030.
17. Сидорова И.С., Никитина Н.А., Унанян А.Л., Агеев М.Б., Кокин А.А. Система комплемента при физиологической беременности. Акушерство и гинекология. 2021; 6: 14‑20.
18. Сидорова И.С., Никитина Н.А., Унанян А.Л., Агеев М.Б., Кокин А.А. Система комплемента при беременности, осложненной преэклампсией. Акушерство и гинекология. 2021; 8: 5‑12.
19. Сидорова И.С., Никитина Н.А., Агеев М.Б., Кокин А.А., Кирьянова М.А. Дисрегуляция системы комплемента при развитии преэклампсии. Акушерство и гинекология. 2022; 2: 46‑58.
20. He Y.D., Xu B.N., Wang M.L., Wang Y.Q., Yu F., Chen Q. et al. Dysregulation of complement system during pregnancy in patients with preeclampsia: A prospective study. Mol. Immunol. 2020; 122: 69‑79. https://dx.doi.org/10.1016/j.molimm.2020.03.021.
21. Yonekura Collier A.R., Zsengeller Z., Pernicone E., Salahuddin S., Khankin E.V., Karumanchi S.A. Placental sFLT1 is associated with complement activation and syncytiotrophoblast damage in preeclampsia. Hypertens Pregnancy. 2019; 38(3): 193‑9. https://dx.doi.org/10.1080/10641955.2019.1640725.
22. Jia C., Tan Y., Zhao M. The complement system and autoimmune diseases. Chronic Dis. Transl. Med. 2022; 8(3): 184‑90. https://dx.doi.org/10.1002/ cdt3.24.
23. Oncul S., Afshar-Kharghan V. The interaction between the complement system and hemostatic factors. Curr. Opin. Hematol. 2020; 27(5): 341‑52. https://dx.doi.org/10.1097/MOH.0000000000000605.
24. Krisinger M.J., Goebeler V., Lu Z., Meixner S.C., Myles T., Pryzdial E.L. et al. Thrombin generates previously unidentified C5 products that support the terminal complement activation pathway. Blood. 2012; 120(8): 1717‑25. https://dx.doi.org/10.1182/blood‑2012‑02‑412080.
25. Ritis K., Doumas M., Mastellos D., Micheli A., Giaglis S., Magotti P. et al. A novel C5a receptor‑tissue factor cross‑talk in neutrophils links innate immunity to coagulation pathways. J. Immunol. 2006; 177(7): 4794‑802. https://dx.doi.org/10.4049/jimmunol.177.7.4794.
26. Huntington J.A. Chemistry and biology of heparin and heparan sulfate. Elsevier; 2005: 367‑98. https://dx.doi.org/10.1016/B978‑008044859‑6/50014‑9.
27. Bano S., Fatima S., Ahamad S., Ansari S., Gupta D., Tabish M. Identification and characterization of a novel isoform of heparin cofactor II in human liver. IUBMB Life. 2020; 72(10): 2180‑93. https://dx.doi.org/10.1002/ iub.2361.
28. Čápová I., Salaj P., Hrachovinová I. Hereditary antithrombin deficiency in pregnancy ‑ severe thrombophilic disorder as a danger for mother and foetus. Ceska Gynekol. 2021; 86(3): 175‑82. https://dx.doi.org/10.48095/ cccg2021175.
29. Thomas M.R., Storey R.F. The role of platelets in inflammation. Thromb. Haemost. 2015; 114(3): 449‑58. https://dx.doi.org/10.1160/TH14‑12‑1067.
30. Kim S.J., Davis R.P., Jenne C.N. Platelets as modulators of inflammation. Semin. Thromb. Hemost. 2018; 44(2): 91‑101.https://dx.doi.org/10.1055/ s‑0037‑1607432.
31. Groom K.M., David A.L. The role of aspirin, heparin, and other interventions in the prevention and treatment of fetal growth restriction. Am. J. Obstet. Gynecol. 2018; 218(Suppl. 2): S829‑40. https://dx.doi.org/10.1016/j.ajog.2017.11.565.
32. Database «Kyoto Encyclopedia of Genes and Genome» (KEGG). Available at: https://www.genome.jp/kegg‑bin/show_pathway?hsa04141.
33. de Bont C.M., Boelens W.C., Pruijn G.J.M. NETosis, complement, and coagulation: a triangular relationship. Cell. Mol. Immunol. 2019; 16(1): 19‑27. https://dx.doi.org/10.1038/s41423‑018‑0024‑0.
34. Jorch S.K., Kubes P. An emerging role for neutrophil extracellular traps in noninfectious disease. Nat. Med. 2017; 23(3): 279‑87. https://dx.doi.org/ 10.1038/nm.4294.
35. Garovic V.D., White W.M., Vaughan L., Saiki M., Parashuram S., Garcia- Valencia O. et al. Incidence and long‑term outcomes of hypertensive disorders of pregnancy. J. Am. Coll. Cardiol. 2020; 75(18): 2323‑34. https://dx.doi.org/6/ j.jacc.2020.03.028.
36. Li Y.Y., Cao J., Li J.L., Zhu J.Y., Li Y.M., Wang D.P. et al. Screening high‑risk population of persistent postpartum hypertension in women with preeclampsia using latent class cluster analysis. BMC Pregnancy Childbirth. 2022; 22(1): 687. https://dx.doi.org/10.1186/s12884‑022‑05003‑4.
37. Manousopoulou A., Abad F.S., Garay-Baquero D.J., Birch B.R., van Rijn B.B., Lwaleed B.A. et al. Increased plasma CD14 levels 1 year postpartum in women with pre‑eclampsia during pregnancy: a case‑control plasma proteomics study. Nutr. Diabetes. 2020; 10(1): 2. https://dx.doi.org/10.1038/s41387‑019‑0105‑x.
38. Wu P., Kwok C.S., Haththotuwa R., Kotronias R.A., Babu A., Fryer A.A. et al. Pre‑eclampsia is associated with a twofold increase in diabetes: a systematic review and meta‑analysis. Diabetologia. 2016; 59(12): 2518‑26. https://dx.doi.org/10.1007/s00125‑016‑4098‑x.
Поступила 25.01.2023
Принята в печать 04.05.2023
Об авторах / Для корреспонденции
Никитина Наталья Александровна, д.м.н., профессор кафедры акушерства и гинекологии №1, Первый МГМУ им. И.М. Сеченова МЗ РФ (Сеченовский Университет), институт клинической медицины им. Н.В. Склифосовского, +7(916)940-39-34, natnikitina@list.ru, https://orcid.org/0000-0001-8659-9963,119991, Россия, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2.
Сидорова Ираида Степановна, академик РАН, д.м.н., профессор кафедры акушерства и гинекологии №1, Первый МГМУ им. И.М. Сеченова МЗ РФ (Сеченовский Университет), институт клинической медицины им. Н.В. Склифосовского, +7(910)438-90-87, sidorovais@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0003-2209-8662, 1
19991, Россия, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2.
Зиганшин Рустам Хусманович, к.х.н., с.н.с., руководитель группы масс-спектрометрии, Государственный научный центр ФГБУН «Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН», +7 (926)388-75-61, rustam.ziganshin@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-7931-519X,
117997, Россия, Москва, ГСП-7, ул. Миклухо-Маклая, д. 16/10.
Кирьянова Марина Андреевна, аспирант кафедры акушерства и гинекологии №1, Первый МГМУ им. И.М. Сеченова МЗ РФ (Сеченовский Университет), институт клинической медицины им. Н.В. Склифосовского, +7(918)334-37-74, kiryanova.marina8@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-6950-5283,
119991, Россия, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2.
Агеев Михаил Борисович, к.м.н., ассистент кафедры акушерства и гинекологии №1, Первый МГМУ им. И.М. Сеченова МЗ РФ (Сеченовский Университет), институт клинической медицины им. Н.В. Склифосовского, +7(916)510-90-27, mikhaageev@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-6603-804X,
119991, Россия, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2.
Также по теме
