Mass Spectrometry-Based Proteomic and Metabolomic Profiling of Serum Samples for Discovery and Validation of Tuberculosis Diagnostic Biomarker Signature

Tuberculosis (TB) is a transmissible disease listed as one of the 10 leading causes of death worldwide (10 million infected in 2019). A swift and precise diagnosis is essential to forestall its transmission, for which the discovery of effective diagnostic biomarkers is crucial. In this study, we aimed to discover molecular biomarkers for the early diagnosis of tuberculosis. Two independent cohorts comprising 29 and 34 subjects were assayed by proteomics, and 49 were included for metabolomic analysis. All subjects were arranged into three experimental groups—healthy controls (controls), latent TB infection (LTBI), and TB patients. LC-MS/MS blood serum protein and metabolite levels were submitted to univariate, multivariate, and ROC analysis. From the 149 proteins quantified in the discovery set, 25 were found to be differentially abundant between controls and TB patients. The AUC, specificity, and sensitivity, determined by ROC statistical analysis of the model composed of four of these proteins considering both proteomic sets, were 0.96, 93%, and 91%, respectively. The five metabolites (9-methyluric acid, indole-3-lactic acid, trans-3-indoleacrylic acid, hexanoylglycine, and N-acetyl-L-leucine) that better discriminate the control and TB patient groups (VIP > 1.75) from a total of 92 metabolites quantified in both ionization modes were submitted to ROC analysis. An AUC = 1 was determined, with all samples being correctly assigned to the respective experimental group. An integrated ROC analysis enrolling one protein and four metabolites was also performed for the common control and TB patients in the proteomic and metabolomic groups. This combined signature correctly assigned the 12 controls and 12 patients used only for prediction (AUC = 1, specificity = 100%, and sensitivity = 100%). This multiomics approach revealed a biomarker signature for tuberculosis diagnosis that could be potentially used for developing a point-of-care diagnosis clinical test.     

铈(Ⅲ)-刚果红-牛血清白蛋白体系共振线性和共振非线性散射光谱研究及应用

基于铈-刚果红-牛血清白蛋白(Ce(Ⅲ)-CGR-BSA)三元离子缔合物的形成,构建了一种新的检测痕量铈的共振线性及共振非线性散射光谱(RNLS)分析法。研究发现,在pH 7.6的NH₃-NH₄Cl缓冲溶液中,Ce(Ⅲ)能够与刚果红、牛血清白蛋白反应生成粒径更大、疏水性更强的三元离子缔合物,致使体系的共振瑞利散射(RRS)、二级散射(SOS)和倍频散射(FDS)强度迅速增加,其最大散射波长分别位于278、543和390 nm处。通过条件试验确定以0.6 mL pH 7.6的NH₃-NH₄Cl缓冲溶液作为反应介质,0.025 mg/mL刚果红溶液用量为1.8 mL,0.1 mg/mL 牛血清白蛋白溶液用量为1.0 mL,反应时间为5 min,且大量存在的常见离子对Ce(Ⅲ)的测定不产生干扰。进一步考察发现,在各自最大散射波长处,3种散射光强度的增强(ΔI_RRS,ΔI_SOS和ΔI_FDS)与Ce(Ⅲ)在2.0～10.0 μg/mL范围内有良好的线性关系,对Ce(Ⅲ)的检出限(3σ)分别为0.29 (RRS)、0.91 (SOS)和3.54 ng/mL(FDS)。同时,还对反应机理和散射光谱增强的原因进行了探讨。方法用于实际水样中铈的测定,相对标准偏差为0.94%~1.2%,测定值与原子吸收光谱法的结果相一致,加标回收率介于96%～102%之间。     

泰山蛹虫草多糖对免疫抑制小鼠血清蛋白含量和体内抗氧化能力的影响

目的:研究泰山蛹虫草多糖(Cordyceps taishanensis polysaccharide,CTP)对免疫抑制小鼠血清蛋白含量和抗氧化能力的影响。方法:通过对小鼠灌服多糖实验,观察CTP对小鼠血清总蛋白、白蛋白及球蛋白含量和抗氧化能力的影响。结果:与环磷酰胺(Cyclophosphamide,CY)模型组比较,三个CTP组的血清总蛋白、球蛋白和白蛋白含量均极显著增高(p<0.01);三个CTP组的红细胞SOD活性和血清CAT活性均显著提高(p<0.01或p<0.05),红细胞MDA含量均极显著减少(p<0.01)。结论:CTP能显著提高CY所致的免疫损伤小鼠的血清蛋白含量,在一定程度上CTP能减轻CY对小鼠肝脏的损害作用;CTP也能改善CY所致免疫损伤小鼠的抗氧化能力。      

几种物质对亚硝酸盐清除作用的比较

采用对氨基苯磺酸-盐酸萘乙二胺分光光度法测定了抗坏血酸（V C）、儿茶酚、葡萄糖、牛血清白蛋白4种物质对亚硝酸盐的清除率。在单因素实验基础上,确定了上述几种化合物清除亚硝酸盐的影响因素（清除剂浓度,作用时间,反应温度及反应液pH）。然后采用均匀实验设计,考察在不同处理方式下它们对亚硝酸盐的清除率。结果表明,V C浓度0.7%、反应时间为15min、pH4、温度为4℃时,对亚硝酸盐清除效果最好;儿茶酚浓度为1%、反应时间为40min、pH2、反应温度为20℃时,其对亚硝酸盐清除效果最好;而葡萄糖、牛血清白蛋白对亚硝酸盐的清除率不到10%,没有显著的清除效果。      

光谱法研究高良姜素与人血清白蛋白的相互作用

在模拟生理条件下,采用荧光猝灭、同步荧光、三维荧光和圆二色谱,研究高良姜素与人血清白蛋白(HSA)之间的相互作用。结果表明:高良姜素对HSA有较强的荧光猝灭作用,且为静态猝灭,结合过程中氢键和范德华力起主要作用。不同温度下二者的结合常数(K_a)与结合位点数(n)分别为1.26×10~6L/mol、1.17(290.15 K),4.34×10~5L/mol、1.09(296.15 K),1.23×10~5L/mol、1.00(303.15 K),9.87×10~4L/mol、0.99(310.15 K)。同步荧光、三维荧光和圆二色谱显示高良姜素与HSA作用时更靠近色氨酸残基,使其周围的疏水性减弱,而对蛋白构象影响较小。      

苦味酸与牛血清蛋白相互作用的光谱研究

运用荧光和紫外光谱法并结合分子模拟技术研究了人体生理条件下苦味酸(Picric acid,简称PA)与牛血清白蛋白(BSA)的结合作用。实验结果表明,苦味酸对BSA的荧光猝灭作用较强,该猝灭属于生成复合物的静态猝灭。根据实验结果求得了不同温度下苦味酸与牛血清白蛋白结合作用的结合位点数和结合常数。根据van’t Hoff方程计算出的热力学参数,确定它们之间的相互作用力由以氢键和范德华力为主转变为以疏水作用力为主。根据Foster非辐射能量转移理论,求得苦味酸在距色氨酸残基距离3.14nm的位置与BSA结合。三种探针竞争标记药物实验表明,苦味酸主要结合在BSA上site I位点,分子模拟证实了该结合位点。同步荧光光谱结果表明苦味酸的加入使BSA的构象发生了变化。      

聚丙烯酰胺凝胶电泳研究猪血清蛋白硫酸铵分级盐析

本文通过聚丙烯酰胺凝胶电泳研究了盐析时各种猪血清蛋白溶解度与硫酸铵饱和度的关系,结果显示猪血清蛋白析出区间为25%～70%硫酸铵饱和度,各种猪血清蛋白具有各自的沉淀区间。10倍稀释猪血清白蛋白最佳硫酸铵沉淀方案为:pH值7.4,调节硫酸铵饱和度到50%,离心除去沉淀,调清液pH值至4.5,硫酸铵饱和度至55%,沉淀白蛋白。pH值7.4,35%饱和度硫酸铵沉淀猪血清时,IgG得率为69.5%,纯度为76%;40%饱和度时,IgG得率为91.8%,纯度为61.6%。     

基于毛细管电泳的双酚E与血清白蛋白行为成像

目的 建立双酚E（BPE）与血清白蛋白相互作用快速评价方法,为双酚类化合物毒理效应研究提供有益参考。方法 使用毛细管电泳仪,应用外标Hummel-Dreyer（HD）法,测定了体外环境中BPE与血清白蛋白相互作用电泳图。采用非线性方程、Scatchard方程和Klotz方程三种函数形式分析实验数据,获得体系的相互作用参数。结果 三种不同函数形式所得到的拟合参数具有较高的一致性。BPE与血清白蛋白结合比约为2,相互作用参数表明牛血清白蛋白及人血清白蛋白的结合反应存在相似的结合位点数,且结合稳定。不同白蛋白与BPE的相互作用相似,均为非共价相互作用。结论 外标HD法作为一种简便有效的方法可以快速评价蛋白质-污染物相互作用相关问题。BPE与不同血清白蛋白具有相似的温和相互作用,这提示双酚类化合物在人体中和牛中可能具有类似的污染分布规律。     

凉拌毛笋改善大鼠血脂环境及抗氧化作用研究

目的:研究凉拌毛笋在调节血脂和抗氧化方面的保健作用,为应用毛笋进行营养配膳提供科学依据。方法:将凉拌毛笋掺和到饲料中饲养实验性高脂大鼠30d,测定血清TC、TG、HDL-c含量、肝脏SOD活力、GSH-Px活力、睾丸MDA含量。结果:凉拌毛笋能显著降低高脂模型大鼠血清中的TC、TG水平;能提高SOD、GSH-Px活力,降低MDA含量。结论:凉拌毛笋能够改善大鼠的血脂环境,有较好的抗氧化能力。     

葡萄籽提取物原花青素对肉兔抗氧化功能、脂质含量及血清代谢产物浓度的影响

研究葡萄籽提取物原花青素(grape seed proanthocyanidin extracts,GSPE)对肉兔抗氧化功能、脂质含量及血清代谢产物浓度的影响。采用单因子随机区组试验设计,选择128只60日龄、体重相近的健康新西兰兔,随机分为4组(1个对照组和3个试验组),每组32个重复,每个重复1只。对照组饲喂基础饲粮,3个试验组分别饲喂在基础饲粮中添加100、200及400 mg/kg GSPE的试验饲粮。试验期为39 d,其中预试期为6 d,正试期为33 d。结果表明:随饲粮中GSPE添加量升高,试验兔背最长肌、肝脏及血清总抗氧化能力、总超氧化物歧化酶与谷胱甘肽过氧化物酶活性均显著(P0.05)或极显著(P0.01)升高,而丙二醛浓度极显著(P0.01)降低;对照组试验兔背最长肌粗脂肪含量极显著(P0.01)高于200 mg/kg组和400 mg/kg组,而肝脏粗脂肪含量、血清三酰甘油与总胆固醇浓度均显著(P0.05)或极显著(P0.01)高于其余3组;对照组试验兔血清葡萄糖与尿素氮浓度均显著(P0.05)或极显著(P0.01)高于其余3组,而尿酸浓度显著(P0.05)或极显著(P0.01)低于200 mg/kg组和400 mg/kg组。研究结果提示:饲粮添加GSPE,可增强肉兔机体抗氧化功能,改善脂质、糖和氮代谢,且作用效果随添加量升高而增强。