术前基线泪液蛋白质组差异与屈光手术后持续性眼痛相关

Differences in pre-surgical baseline tear proteome are associated with persistent post-refractive surgery pain

作者信息Brooke M Harkness, Siting Chen, Ashok P Reddy, Kilsun Kim, Deborah M Hegarty, Steven J Everist, Julie A Saugstad, Jodi Lapidus, Anat Galor, Sue A Aicher
PMID40796075
期刊Ocul Surf
发布时间2025-10
DOI10.1016/j.jtos.2025.08.001

实验完整度

包含前瞻性临床队列收集泪液样本并进行TMT蛋白质组学分析及多蛋白统计建模,但缺乏功能验证或机制验证实验,主要集中于生物标志物发现。

主要模型

泪液样本(来自LASIK或PRK术后患者的术前泪液) 人队列(疼痛组和无痛组)

重点核对

疼痛组NRS≥3,无痛组NRS≤1,排除术前疼痛(NRS≥2)和Schirmer ≤4mm的患者 TMT标记采用18-plex试剂,每个仪器运行包含2通道合并泪液作为内参,最多16通道用于患者样本 样本来自两个站点(Portland和Miami),进行年龄、性别、部位、手术类型、隐形眼镜佩戴、Schirmer值等人口统计学匹配 多蛋白模型采用LASSO和最佳子集逻辑回归,最终模型包含PGRC1、IBP3、PFD3和SPB9 蛋白质表达差异采用倍数变化、AUC和随机森林重要性阈值筛选,并通过协变量调整验证稳健性

摘要

目的:大多数接受屈光手术的患者预后良好,但一部分患者在手术后会出现持续性眼痛。我们假设术后发生疼痛的患者术前泪液蛋白不同。方法:接受屈光手术(LASIK或PRK)的患者在术前(基线)和术后提供泪液样本和眼痛报告(数字评分量表(NRS)0-10)。报告无基线疼痛但术后3个月疼痛(NRS≥3)的患者(疼痛组,n=31)与术前和术后3个月均无疼痛的患者(无痛组,n=47)进行比较。通过串联质谱标签质谱法分析基线样本。基于倍数变化阈值、ROC曲线下面积(AUC)或随机森林分类中的特征重要性鉴定差异表达蛋白,并用于构建多蛋白模型。结果:39种蛋白在疼痛组和无痛组之间显示差异表达。多蛋白模型显示,4种蛋白的子集将疼痛组分类的AUC为0.87(95% CI,0.79-0.96)。该模型包含2种在疼痛患者中升高的蛋白(PGRC1和PFD3)和2种降低的蛋白(IBP3和SPB9),表现出双向动态效应。结论:术前泪液分析揭示了在屈光手术后3个月出现持续性疼痛的患者中的蛋白质组差异。由于这些泪液样本是在手术前采集的,当时患者没有疼痛,这些蛋白质模式可能为持续性屈光手术后眼痛的风险生物标志物发现提供信息。关键词:泪液生物标志物,LASIK,PRK,眼痛,泪液蛋白,PGRC1,IBP3,PFD3,SPB9

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
术前泪液蛋白质组差异是否与屈光手术后3个月持续性眼痛相关?
核心机制
文中未明确说明
主要证据
前瞻性观察研究,对78例患者(31例疼痛,47例无痛)术前泪液进行TMT质谱分析,发现39种差异蛋白,并构建包含PGRC1、IBP3、PFD3、SPB9的四蛋白模型,AUC达0.87(95%CI 0.79-0.96)。
研究意义
术前泪液蛋白质模式可能为持续性屈光手术后眼痛的风险生物标志物发现提供信息。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

患者招募与分组

筛选接受LASIK或PRK手术的患者,根据术后3个月疼痛报告区分疼痛组和无痛组,以比较术前泪液蛋白质组。

从两个临床站点(Portland和Miami)招募接受双眼LASIK或PRK的患者,排除有眼部手术史、活动性眼病(包括干眼)的患者。收集术前(手术前约1小时)和术后3个月的疼痛评分(NRS),并根据术后3个月NRS评分分为疼痛组(NRS≥3,n=31)和无痛组(NRS≤1,n=47)。同时排除术前有疼痛(基线NRS≥3)或NRS=2、基线Schirmer≤4mm的患者。

2

泪液样本采集与蛋白质组学分析

定量检测术前泪液中的蛋白质组,并比较疼痛组与无痛组之间的差异。

在手术前约1小时使用Schirmer试纸采集双眼泪液,样本置于无菌管中并冷冻保存。蛋白质提取后采用TMTpro 18-plex试剂标记,并使用Orbitrap Fusion质谱仪分析。每个仪器运行包含2个合并泪液通道作为内参以标准化样本间差异。

3

差异蛋白筛选与多蛋白模型构建

识别术前泪液中能区分疼痛组与无痛组的关键蛋白,并构建多蛋白模型用于预测疼痛。

采用三种方法(倍数变化、ROC曲线AUC、随机森林重要性)筛选候选蛋白,得到39种差异蛋白。进一步使用LASSO回归进行特征选择,得到15种蛋白。然后基于包括最高倍数变化蛋白PGRC1的最佳子集逻辑回归,评估不同蛋白组合的AUC,最终确定包含4种蛋白的最佳模型。

4

蛋白间相互作用与功能富集分析

探索差异蛋白之间的功能关系,以了解潜在生物学通路。

使用STRING数据库对39种差异蛋白进行蛋白质-蛋白质相互作用网络分析和功能富集分析,发现35种蛋白存在相互作用,富集到细胞外结构和分泌功能等相关条目。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
诊断性Schirmer泪液试纸Sports World Vision--
盐酸丙美卡因滴眼液,0.5%Alcon LaboratoriesNDC 61314-016-01
盐酸丙美卡因滴眼液,0.5%Bausch and LombNDC 24208-730-06
2毫升聚丙烯管Thermo Fisher Scientificcat # 346911
2毫升聚丙烯管Sarstedt, Inc.cat # 72.694.006
Eppendorf 1.5毫升离心管Eppendorfcat # 022431081
S-Trap微型离心柱Protificat # C02-micro
Pierce定量比色肽测定试剂盒Thermo Fisher Scientificcat # 23275
TMTpro 18-plex试剂Thermo Fisher Scientificcat # A52047
Orbitrap Fusion质谱仪----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
患者筛选与分组
疼痛组NRS≥3,无痛组NRS≤1;排除基线疼痛(NRS≥3)或NRS=2;排除基线Schirmer≤4mm;患者无眼部疾病(包括干眼)和既往眼部手术史。
阅读提示:Methods 2.1, 2.3
样本采集
泪液采集使用Schirmer试纸,放置5分钟;使用0.5%丙美卡因滴眼液麻醉30秒;样本储存于-80°C。
阅读提示:Methods 2.2
蛋白组学分析
蛋白质提取使用5% SDS/100 mM HEPES (pH 8);S-Trap消化;肽段标记使用TMTpro 18-plex;质谱仪采用Orbitrap Fusion;每run包含2个合并参照通道。
阅读提示:Methods 2.4
数据分析与模型
差异蛋白筛选:FC≥±1.5,AUC>0.6,RF重要性;LASSO逻辑回归(留一交叉验证,1-SE规则);最佳子集回归起始蛋白为PGRC1;最终模型包含PGRC1、IBP3、PFD3、SPB9。
阅读提示:Methods 2.5, Results 3.3