蛋白结构的异常与神经系统疾病关系密切。阿尔茨海默病(AD)患者体内尤其是脑内β淀粉样蛋白异常折叠沉积为神经斑,高度磷酸化的微管相关蛋白TAU异常折叠聚集致神经纤维缠结为AD的重要病理基础。帕金森病中特征的路易小体主要为天然无折叠的α共核蛋白异常β折叠积聚而成的纤维状结构。亨廷顿舞蹈病的发生是由huntingtin蛋白的N-末端的多聚谷酰胺序列延长,使蛋白构象转为β折叠引起。
蛋白质大分子发生结构改变也会增加心血管疾病的风险。脂蛋白与心血管疾病密切相关,正常机体内,不同种类脂蛋白各司其职,维持内环境稳定。而当低密度脂蛋白(LDL)发生氧化修饰或糖化修饰,即可刺激、分泌多种生长因子和促炎介质,加快单核细胞的分化速度,促进粥样硬化病变由脂质条纹到纤维斑块形成:高密度脂蛋白(HDL)发生氧化修饰,生物学功能受损,胆固醇逆转运能力下降,不仅保护作用减弱甚至具有细胞毒性,促使纤溶活性下降、凝血活性增高,导致血栓形成,心血管疾病发生率明显增高。
代谢性疾病也与之相关。正常情况下,细胞内蛋白质乙酰化与去乙酰化协同存在,一旦平衡打破,基因表达调控紊乱,极易引起相关疾病。研究发现,细胞质和线粒体中存在大量乙酰化蛋白质调节代谢酶,代谢酶乙酰化位点的丧失会导致酶活性稳定性改变,引起代谢紊乱。糖尿病、肥胖症等疾病均可能与代谢酶乙酰化位点突变有关。Chakrabarti等发现组蛋白修饰也与糖代谢关系密切。
蛋白质大分子稳定性不仅引起上述疾病,对恶性肿瘤的发生、发展亦起到重要影响。Hamamoto等已证明组蛋白甲基化与乳腺癌、结肠癌、肝癌密切相关,组蛋白去甲基化在调节肿瘤微环境起着重要作用。Whelm等对乳腺癌细胞质膜碎片的蛋白进行研究,25个蛋白有27个N-连接糖基化位点。研究指出BRCA-1,CD44,EGFR等通过调节肿瘤细胞分化和细胞增殖来影响乳腺癌的浸润和转移。Li等对非转移性肝癌细胞和高转移性肝癌细胞表达蛋白研究指出,酪氨酸蛋白磷酸化高表达与细胞活动、细胞迁移、细胞间和抗细胞凋亡等相关。
更值得关注的是蛋白质本身具有高效特异性功能及受外界刺激调节能力以维持其结构、功能稳定性,而随着年龄的增长,抗自由基的保护作用减弱,蛋白功能特性和结构稳定性都开始发生改变。与衰老有关的蛋白主要表现为共价改变(氧化,糖基化、脱酰胺化等)和构象改变。共价改变因为改变了氨基酸的特性而成为永久的不可逆的损伤,构象改变展开再折叠确是可以消除的变化。在对小鼠的骨骼、心肌、脑、肝内的糖酵解磷酸甘油酸激酶(PGK)的研究中发现,PGK通过展开再折叠可以达到“返老还童”的功效。另一种与年龄相关的改变为淀粉样蛋白形成,表现为错误折叠、聚积的蛋白组成的淀粉样沉淀,如克-雅病(Creutzfeldt-jacobdisease)。
TE-PEMIC慢病风险评估、干预体系的功能
慢性风险人群为数众多,而且每年还在不断地增长之中,已经成为全球首要的公共卫生问题。如何有效遏制慢性病及其患病高风险人群的过快增长成为当前最为迫切的任务。在传统的三级防控体系中,通过宣传、教育、营养、运动及生活方式干预等方式遏制患病风险已经取得较好的病因预防效果,但临床医疗技术主要关注的是慢病的二级防控,开展专一慢病的早期诊断和早期治疗。
针对这一问题,张积仁指出,TE-PEMIC慢病风险评估干预技术体系主要采用环境医学、功能医学、分子医学、细胞免疫及生物医学技术,为每一位客人提供个体化精准的健康和患病风险评估,为患病风险干预提供医学实验室依据。其功能主要体现在以下几个方面:
一、分子预警:运用基因组学技术,检测分析患病的分子遗传风险,进行慢病分子预警。
二、蛋白质生物不稳定性分析:利用亲和化学及蛋白组学等技术,分析主要生命活动大
大分子(如白蛋白、脂蛋白、免疫球蛋白等)结构的不稳定型,对蛋白质的生物功能状况进行分析。
三、体内环境毒素残留及暴露指数分析:采用环境基因组学技术对客户提供环境毒素的个体化易感风险分析,利用环境医学分析分析技术检测评估体内致病重金属、农药、杀虫剂、致病化学物质残留状况和暴露指数。
四、内源性的代谢蓄积毒素:利用功能医学和临床生物化学技术对核酸、蛋白质、脂肪和糖代谢及功能状况进行评估并检测代谢相关产物的变化,如HCY、自由基等。
五、免疫抑制物检测:利用流式细胞仪和免疫学技术评估细胞免疫、体液免疫功能,并监测免疫复合物及自身免疫性疾病相关指标的变化。
六、慢性炎性因子:监测TNF-a、IL-1β、IL-6、IL-8
随着医学水平和人们健康意识的不断提高,慢病是完全可以预防的成为社会共识。实现慢病预防的关键是分子层面的早期预警、评估、防控以及靶向干预和排除慢病风险因子。这是全新绿色预防医疗体系的核心,也是张积仁今后长期的科研方向。目前,TE-PEMIC慢病风险干预评估技术体系已经取得了阶段性的成果,也得到了业内诸多权威人士的认可。今后他将紧紧围绕“绿色预防”这个核心,使更多人通过TE-PEMIC体系获得健康的保障,也为我国慢病预防做出更大的贡献。