作者：靳培浩 北京积水潭医院

骨关节炎（OA）是一种进行性退行性关节疾病。它是全世界膝关节疼痛和运动障碍的主要原因。世界卫生组织风湿病科学小组估计，世界60岁或以上人口中有10%的人患有OA引起的严重临床问题。与OA不同，大骨节病（KBD）是一种慢性和严重的地方性骨关节病，在俄罗斯东西伯利亚、中国东北部至川藏高原和北朝鲜，大骨节病的发病率和发病率一直很高。据统计，中国有10.4亿人有大骨节疾病的风险，57万人有大骨节病患者。然而，大骨病的病因和病理机制仍有待发现，这减少了当前KBD患者进一步有效预防和治疗措施的机会。
在KBD和OA中发现了几种类似的病理变化，包括细胞外基质（ECM）降解、软骨损伤、蛋白多糖（PGs）和胶原的减少和破坏。而KBD和OA的病因和病理机制在许多方面不同。OA主要发生在中老年人群。OA关节的病理变化包括关节软骨退化，尤其是在浅表区，软骨下骨增厚，骨赘形成和不同程度的滑膜炎症。大骨节病主要发生在流行地区3-12岁的儿童。大多数畸形在15岁时形成，随后在成年后出现症状。KBD与OA或其他骨和关节疾病的典型区别是软骨深部的骺软骨和透明软骨受损。这一区别可能解释了KBD青少年在发育过程中发生严重关节畸形的原因。
在过去几十年中采取了一些有效的措施，包括改变饮用水来源、使用硒补充剂、从非流行地区交换粮食和其他控制措施后，大骨节病的发病率已得到控制。如今大骨节疾病的发病率很低，目前只有2.24%的患者年龄在13岁以下。当地农民和移民人口是KBD的主要人群。KBD导致关节疼痛和畸形，以及在做农活时失去能力，这增加了家庭和社会的经济负担。同时，目前的成年KBD患者大多是晚期KBD，常伴有OA。KBD和OA缺乏系统的蛋白质组学分析，导致KBD病理机制研究的理论空白。
本研究旨在鉴定KBD和OA之间差异丰度的蛋白质，并通过生物信息学分析丰富相关蛋白质的信号通路。这有望揭示KBD的初始信号转导过程，并有助于KBD的病理机制研究。
TMT标记结合高pH色谱分离和定量LC-MS/MS分析是分析蛋白质表达水平、位置、功能和相互作用的高效、高通量和准确的技术方法。TMT标记蛋白质组学比2-D DIGE蛋白质组学可以鉴定更多的蛋白质。先前的研究利用2-D DIGE蛋白质组学对大骨节病和健康组进行了蛋白质组学分析。先前的研究和我们的研究都确定了大骨节疾病中下调的磷酸甘油酸激酶（PGK）。在先前的研究中鉴定了PGK1，在我们的研究中识别了PGK2。此外，在我们的结果中，在KBD中差异表达的蛋白质中鉴定了四个中心通路（ECM受体相互作用、粘着斑、PI3K-Akt信号通路、Ras信号通路）。这些结果可能为进一步研究大骨节病的病理机制提供潜在的信号通路。
关节软骨ECM由PGs、胶原和聚集蛋白聚糖的复杂混合物组成，在维持组织形态发生和功能方面起着重要作用。以前的研究观察到KBD软骨深层PGs和聚集蛋白的含量降低。在本研究中，蛋白质-蛋白质相互作用和KEGG途径分析表明，在KBD组中，胶原（COL1A1、COL1A2和COL4A1）相对减少。此外，某些其他ECM成分，如聚集蛋白聚糖（ACAN）、乍得、LAM2、THBS3、THBS4和跨膜ECM受体蛋白整合素（ITGA1、ITGB3）在KBD组中的丰度不同。
整合素是一个跨膜蛋白家族，可结合ECM大分子，其特异性取决于一条α链和一条β链的配对。整合素和ECM分子的相互作用参与软骨细胞的许多信号通路，并在细胞存活、生长、分化和组织重塑中发挥作用。已知整合素介导的细胞粘附对ECM的机械和结构支持至关重要。整合素诱导的细胞-基质相互作用的破坏对软骨代谢和软骨稳态的维持有显著影响。α2β1整合素（胶原受体）的缺乏与骨关节炎疾病小鼠模型中关节炎症状的严重程度降低相关。作为胶原受体二聚体的一员，ITGA1的相对下调与COL1A1、COL1A2和COL4A1的表达一致。先前的研究表明，整合素可以将来自ECM的信号转导到细胞内过程，并参与细胞分化、基质重塑、对刺激的反应和细胞存活的调节。差异表达的整合素在KBD病理机制中的分子功能值得进一步研究。
粘着是一种关键的ECM受体相互作用信号通路，整合素也参与其中。ECM与整合素的结合信号细胞磷酸化粘着斑激酶（FAK），并且整合素/FAK相互作用已被证明介导软骨细胞中的机械力化学转导。众所周知，粘着斑分布在成骨、成脂肪和成软骨引导中非常重要。肌动蛋白细胞骨架的动力学依赖于含有蛋白激酶1和2（ROCK1和ROCK2）的Rho相关卷曲线圈。据报道，Rho/ROCK途径可调节软骨细胞特异性基因Sox9、ACAN和COL2A的表达。层粘连蛋白是一个异源三聚体ECM蛋白家族。以前的研究表明，在发育、粘附、迁移和再生过程中，特异性层粘连蛋白的表达受到不同调节。在我们的研究中，与OA相比，观察到KBD组中LAM2上调。这些蛋白参与了ECM受体相互作用信号通路，这可能暗示了软骨细胞相关基因表达的调节功能。