抗甲状腺剤治療後の甲状腺機能亢進症患者の血漿ベースのプロテオミクスプロファイリング

Plasma-Based Proteomics Profiling of Patients with Hyperthyroidism after Antithyroid Treatment.

• Afshan Masood
• Hicham Benabdelkamel
• Aishah A Ekhzaimy
• Assim A Alfadda

抄録

甲状腺ホルモンは、エネルギーと代謝を調節することにより、身体の恒常性と止血を決定的に調節する。これまでの研究では、甲状腺ホルモンレベルの上昇によって影響を受ける個々の経路やタンパク質に焦点を当ててきたが、このレベルの上昇を示す全体的な血漿プロテオミクスの特徴は明らかにされていなかった。ここでは、ネットワーク解析を用いた統合的なアンターゲットプロテオミクスアプローチを用いて、甲状腺機能亢進状態と甲状腺機能亢進状態の間の血漿プロテオームにおける循環タンパク質の変化を同定した。ベースライン（甲状腺機能亢進症）とカルビマゾール投与後（甲状腺機能亢進症）の年齢をマッチさせた10人の被験者の血漿を、差分ゲル電気泳動（DIGE）とマトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間（MALDI TOF）質量分析（MS）で比較した。合計20個のタンパク質が同定され、2つの状態の間に有意差（分散分析（ANOVA）検定、≤0.05；倍数変化≥1.5）があった（甲状腺機能亢進状態では12個が増加し、8個が減少していた）。10個のユニークなタンパク質に対応する12個のタンパク質スポットは、副甲状腺機能亢進状態と比較して、甲状腺機能亢進状態で有意に多く存在していた。これらの増加したタンパク質は、ハプトグロビン（HP）、ヘモペキシン（HPX）、クラスターチン（CLU）、アポリポタンパク質L1（APOL1）、α-1-B糖タンパク質（A1BG）、フィブリノゲンガンマ鎖（FGG）、Igα-1鎖C領域（IGHA1）、補体C6（C6）、ロイシンリッチα2糖タンパク質（LRG1）、およびカルボキシペプチダーゼN触媒鎖（CPN1）であった。甲状腺機能亢進症サンプルでは、6種類のユニークなタンパク質に対応する8種類のタンパク質スポットが、甲状腺機能亢進症サンプルと比較して有意に存在量が減少していた。これらの減少したタンパク質は、アポリポ蛋白質A1（APOA1）、インターアルファトリプシンインヒビター重鎖4（ITIH4）、プラスミノーゲン（PLG）、α-1抗トリプシン（SERPINA1）、フィブリノーゲンβ鎖（FGB）、補体C1rサブコンポーネント（C1R）であった。差異なく豊富に存在するタンパク質を創意工夫経路解析（IPA）で調べた。識別されたネットワーク経路は感染症、炎症性疾患、生物学的傷害および異常に関連しており、連結性マップは活性化B細胞の核因子κ-光鎖エンハンサー（NF-κB）経路とp38マイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）経路という2つの中心ノードを中心に焦点を当てていた。甲状腺機能亢進症患者の血漿プロテオームを解析したところ、急性期応答シグナル伝達に関与するタンパク質の豊富さや、高凝固性・低線溶性状態の発現に違いがあることが明らかになった。これらの知見は、甲状腺機能亢進症における変化したタンパク質とそれに関連した生化学的経路に関するこれまでの知見を強化するものである。

Thyroid hormones critically modulate body homeostasis and haemostasis by regulating energy and metabolism. Previous studies have focused on individual pathways or proteins that are affected by increases in thyroid hormone levels, while an overall plasma proteomic signature of this increased level is lacking. Herein, an integrated untargeted proteomic approach with network analysis was used to identify changes in circulating proteins in the plasma proteome between hyperthyroid and euthyroid states. Plasma from 10 age-matched subjects at baseline (hyperthyroid) and post treatment with carbimazole (euthyroid) was compared by difference gel electrophoresis (DIGE) and matrix-assisted laser desorption/ionization time of flight (MALDI TOF) mass spectrometry (MS). A total of 20 proteins were identified with significant difference in abundance (analysis of variance (ANOVA) test, ≤ 0.05; fold-change ≥ 1.5) between the two states (12 increased and 8 decreased in abundance in the hyperthyroid state). Twelve protein spots corresponding to ten unique proteins were significantly more abundant in the hyperthyroid state compared with the euthyroid state. These increased proteins were haptoglobin (HP), hemopexin (HPX), clusterin (CLU), apolipoprotein L1 (APOL1), alpha-1-B glycoprotein (A1BG), fibrinogen gamma chain (FGG), Ig alpha-1 chain C region (IGHA1), complement C6 (C6), leucine rich alpha 2 glycoprotein (LRG1), and carboxypeptidase N catalytic chain (CPN1). Eight protein spots corresponding to six unique proteins were significantly decreased in abundance in the hyperthyroid samples compared with euthyroid samples. These decreased proteins were apolipoprotein A1 (APOA1), inter-alpha-trypsin inhibitor heavy chain 4 (ITIH4), plasminogen (PLG), alpha-1 antitrypsin (SERPINA1), fibrinogen beta chain (FGB), and complement C1r subcomponent (C1R). The differentially abundant proteins were investigated by ingenuity pathway analysis (IPA). The network pathway identified related to infectious disease, inflammatory disease, organismal injury and abnormalities, and the connectivity map focused around two central nodes, namely the nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-κB) and p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathways. The plasma proteome of patients with hyperthyroidism revealed differences in the abundance of proteins involved in acute phase response signaling, and development of a hypercoagulable and hypofibrinolytic state. Our findings enhance our existing knowledge of the altered proteins and associated biochemical pathways in hyperthyroidism.