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.
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

Результаты научных исследований последних десятилетий значительно улучшили наше понимание механизмов патогенеза преэклампсии; однако до сих пор нет четких представлений об этиологии данного осложнения беременности и основных триггерных факторах его развития. До настоящего времени не удалось объяснить такие особенности преэклампсии, как появление клинических симптомов только во второй половине беременности (в перинатальном периоде – после 22 недель гестации, когда возможно выживание плода вне матки), ее развитие только у человека [1]. По‑прежнему отсутствует эффективная превентивная стратегия, а единственным методом лечения остается родоразрешение.

В связи с многогранностью и широкой вариабельностью преэклампсии в плане материнской генетической предрасположенности, ассоциации с рядом заболеваний (сахарный диабет, хроническая артериальная гипертензия, метаболический синдром и др.), разнообразием клинических проявлений, идеальным инструментом в изучении ее молекулярных механизмов являются омиксные технологии, которые позволяют получить и обработать колоссальный объем данных («Big Data») [2].

Омиксные технологии включают в себя высокопроизводительный качественный и количественный анализ генов (геномика), РНК (транскриптомика), белков (протеомика) и метаболитов (метаболомика) с использованием таких методов, как жидкостная хроматография в сочетании с масс‑спектроскопией (LC–MS), секвенирование нового поколения (NGS) и массивы чипов [3].

В последние десятилетия значительно усовершенствованы методы протеомики для идентификации и количественной оценки белков в различных биологических жидкостях и тканях, а также анализа их посттрансляционных модификаций. Современные платформы LC–MS позволяют проводить анализ тысяч белков всего за 1–2 ч [3]. Источником биологического материала могут быть сыворотка/плазма крови, моча, плацента, спинномозговая жидкость и другие [4].

Количественный протеомный анализ плазмы или сыворотки крови с целью поиска биомаркеров, ассоциированных с преэклампсией, уже давно является одной из важных задач омиксных исследований [5]. С одной стороны, кровь – это легко доступный источник биологического материала, с другой – наиболее репрезентативная среда, поскольку содержит белки, секретируемые всеми тканями, включая плацентарную и децидуальную. В то же время протеом плазмы/сыворотки крови отличается сложностью и большим динамическим диапазоном. 99% всех белков плазмы составляют 20 наиболее распространенных белков (альбумин, антитела, аполипопротеины, белки комплемента и другие), которые затрудняют выявление и количественное определение менее распространенных белков [6].

Исследования показали, что протеомный профиль материнской крови может отражать процессы роста и развития плода, состояние иммунной системы, функционирование систем обеспечения гестационного процесса, прогнозировать осложнения (в частности, преэклампсию) и исходы беременности [7–9].

Несмотря на то что протеом материнской крови практически не изучен в динамике развития даже здоровой беременности, сравнительный протеомный анализ плазмы крови беременных в норме и при преэклампсии может оказаться полезным для выявления белковых факторов и биологических процессов, изменение которых сопряжено с осложненным течением беременности и нарушением развития плода [10].

Кроме того, в России практически отсутствуют исследования, посвященные анализу протеома биологических жидкостей и тканей у беременных в целом и при преэклампсии в частности. В отечественной литературе имеются единичные публикации по данной проблеме [11, 12].

В связи с вышеизложенным, целью настоящего исследования явилось изучение молекулярно‑биологических особенностей развития преэклампсии на основании сравнительного протеомного анализа плазмы крови здоровых беременных и беременных с преэклампсией с использованием масс‑спектрометрии сверхвысокого разрешения и проведением кластерного анализа дифференциально отличающихся при преэклампсии 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). Выявление инфекций и воспалительных процессов любой локализации, а также пороков развития плода, хромосомных и генетических аномалий служило критерием исключения пациенток из исследования. Всем женщинам основной и контрольной групп проведены общеклинические, лабораторные и инструментальные методы исследования (ультразвуковое исследование плода и плаценты, допплерометрия, кардиотокография), а также у них определен протеомный профиль плазмы крови с использованием хромато‑масс‑спектрометрии сверхвысокого разрешения.

Забор крови для оценки протеома производился при поступлении пациенток в родильный дом, до начала терапевтических мероприятий, в объеме 3–4 мл при помощи вакуумной пробирки с ЭДТА. Далее кровь цен...

Никитина Н.А., Сидорова И.С., Зиганшин Р.Х., Кирьянова М.А., Агеев М.Б.