背景:静脉血栓栓塞症(venous thromboembolism, VTE)是常见且致死率较高的心血管疾病,其发生机制尚未完全明确。既往研究主要集中于凝血因子(如FVIII、von Willebrand等),但越来越多证据提示炎症、免疫及血管内皮功能异常亦参与VTE发生。本研究采用大规模、高通量适配子蛋白质组学技术,旨在筛选与新发静脉血栓栓塞症相关的新型循环蛋白生物标志物及生物学通路。
方法:本研究一共纳入4个前瞻性队列,分别为社区动脉粥样硬化风险研究(ARIC)、心血管健康研究(CHS)、多种族动脉粥样硬化研究(MESA)及特伦德拉格健康研究(HUNT),研究共纳入20 737名受试者,随访10-29年,期间共记录非肿瘤相关VTE事件1 371例。研究采用 SomaScan 技术检测受试者基线血浆中约 5 000~7 000 种蛋白水平,分析蛋白生物标志物与非肿瘤性 VTE 发病的前瞻性关联。随后在UK Biobank队列(39 097人)中进行外部验证,采用 Olink 蛋白质组学平台对筛选出的核心 VTE 相关蛋白进行验证。通过Cox比例风险模型分析各种蛋白水平与VTE风险的关系,并进一步采用孟德尔随机化(Mendelian randomization, MR)分析评估蛋白与VTE之间的潜在因果关系。
结果:
①蛋白筛选:本研究基于大规模血浆蛋白组学分析,在发现队列中共筛选出67种与静脉血栓栓塞症发生显著相关的蛋白(FDR校正P<0.05)。经多队列验证后,最终有23种蛋白在独立人群中重复验证成功,其中15种为新发现的VTE相关蛋白标志物。在外部验证(UK Biobank)中,16种蛋白进入分析,其中11种在Bonferroni校正后仍具有统计学意义,提示结果具有良好的稳定性与可重复性。
其中代表性新型蛋白标志物包括:TAGLN(transgelin):参与血管平滑肌收缩与细胞骨架调控;SVEP1(Sushi, von Willebrand factor type A, EGF and pentraxin domain-containing protein 1):与细胞外基质结构及血管壁重塑相关;TIMP4(Metalloproteinase inhibitor 4):调控基质金属蛋白酶活性,参与细胞外基质降解;TIMD4(T-cell immunoglobulin and mucin domain-containing protein 4):调节免疫清除功能及巨噬细胞活性;CST3(cystatin C):反映炎症及肾功能状态。这些蛋白多数不属于传统凝血系统,提示VTE相关生物标志物具有明显的系统性扩展
②关键蛋白及因果分析:为进一步评估蛋白与VTE之间的潜在因果关系,研究采用孟德尔随机化分析。结果发现TIMD4 与VTE风险存在显著因果关联(Bonferroni校正后仍显著)。TIMP4、CST3 与VTE呈提示性因果关系。值得注意的是,部分蛋白(如TIMD4、TIMP4)在MR分析中的作用方向与观察性分析结果不一致,提示可能存在反向调控、代偿机制或复杂生物反馈环路。
③机制与预测价值:本研究通过通路富集分析发现,VTE相关蛋白显著富集于多个关键生物学过程,提示其发生机制远超传统凝血异常,主要涉及以下几个核心通路:1)细胞外基质(extracellular matrix, ECM)重塑:代表蛋白有SVEP1、TIMP4、COL6A3,其主要作用机制为血管壁稳定性下降、内皮屏障功能受损以及促凝状态形成;2)免疫-炎症调控:代表蛋白有TIMD4、GDF15、RNASE1,炎症反应可通过激活凝血系统,损伤血管内皮最后形成“炎症-凝血”耦合机制;3)血管内皮功能与血管衰老:其代表蛋白有CST3、EPHA4、VEGFA,衰老的血管内皮细胞可能导致抗凝功能下降和促凝因子释放增加;4)本研究首次发现新型通路:IGF转运系统,胰岛素样生长因子(IGF)转运通路参与VTE发生,提示代谢调控和细胞生长信号也有可能参与血栓形成过程。
在临床预测方面,将上述蛋白纳入传统风险模型后,模型判别能力显著提升(C-index增加0.042,P<0.001),说明其具有潜在的风险分层与早期预测价值。
结论:本研究基于大规模多队列蛋白组学分析,系统鉴定出多种与静脉血栓栓塞症(VTE)相关的新型循环蛋白标志物,并通过孟德尔随机化分析提示部分蛋白(如TIMD4)可能具有潜在因果作用。通路分析进一步表明,VTE的发生不仅依赖传统凝血机制,还涉及细胞外基质重塑、免疫炎症反应及血管内皮功能异常等多系统调控过程。将蛋白标志物纳入传统风险模型后可显著提高预测效能,提示其在VTE风险分层及早期预警中的潜在临床应用价值。