変形性関節症の膝からの滑液のプロテオーム解析：関節組織のトランスクリプトーム分析との比較

目的：最も一般的な関節疾患である変形性関節症（OA）の病態生理学は、よく理解されていないままです。滑液（SF）は関節軟骨と滑膜を浸すため、健康とOAのタンパク質成分の比較分析が関節損傷に関与する経路を特定できると推論しました。この研究を実施して、OA患者からの膝SFのプロテオーム分析を実施し、被験者を対照し、結果を軟骨と滑膜のマイクロアレイ発現データと比較しました。 方法：10人の対照被験者、初期段階のOAの患者10人、後期OAの10人の患者からの年齢膝SFサンプルを、2次元差の電気泳動と質量分析（MS）を使用して比較しました。多重化ペプチド選択反応モニタリングアッセイを使用したMSを使用して、独立したOA患者コホートのタンパク質のサブセットの微分発現を確認しました。プロテオームの結果は、創意工夫経路分析によって分析され、公開された滑膜組織および軟骨メッセンジャーRNAプロファイルと比較されました。 結果：66個のタンパク質が健康的およびOA SFに異なって存在していました。これらのタンパク質の3つの主要な経路が確認されました：急性相反応シグナル伝達経路、補体経路、および凝固経路。5つのタンパク質の微分発現は、選択された反応モニタリングアッセイによって確認されました。差次的に存在するタンパク質に対応する転写産物の集中的な分析は、滑膜組織と軟骨組織の両方がOA SFプロテオームに寄与する可能性があることを示しました。 結論：急性期応答シグナル伝達経路、補体経路、および凝固経路に関与するタンパク質は、OA患者のSFで差別的に調節されており、それらが関節損傷に寄与することを示唆しています。OAのバイオマーカーまたは治療目標としてのこれらの経路とその有用性の検証が必要です。

OBJECTIVE: The pathophysiology of the most common joint disease, osteoarthritis (OA), remains poorly understood. Since synovial fluid (SF) bathes joint cartilage and synovium, we reasoned that a comparative analysis of its protein constituents in health and OA could identify pathways involved in joint damage. We undertook this study to perform a proteomic analysis of knee SF from OA patients and control subjects and to compare the results to microarray expression data from cartilage and synovium. METHODS: Age-matched knee SF samples from 10 control subjects, 10 patients with early-stage OA, and 10 patients with late-stage OA were compared using 2-dimensional difference-in-gel electrophoresis and mass spectrometry (MS). MS with a multiplexed peptide selected reaction monitoring assay was used to confirm differential expression of a subset of proteins in an independent OA patient cohort. Proteomic results were analyzed by Ingenuity Pathways Analysis and compared to published synovial tissue and cartilage messenger RNA profiles. RESULTS: Sixty-six proteins were differentially present in healthy and OA SF. Three major pathways were identified among these proteins: the acute-phase response signaling pathway, the complement pathway, and the coagulation pathway. Differential expression of 5 proteins was confirmed by selected reaction monitoring assay. A focused analysis of transcripts corresponding to the differentially present proteins indicated that both synovial and cartilage tissues may contribute to the OA SF proteome. CONCLUSION: Proteins involved in the acute-phase response signaling pathway, the complement pathway, and the coagulation pathway are differentially regulated in SF from OA patients, suggesting that they contribute to joint damage. Validation of these pathways and their utility as biomarkers or therapeutic targets in OA is warranted.