一、蛋白质组学
1994年，Williams和MarcWilkins等学者首先提出了“蛋白质组（proteome）”的概念，并将其定义为“基因组所表达的全部蛋白质”。这个概念的提出标志着一个新的学科——蛋白质组学的诞生。2001年，人类基因组计划（Human Genome Project，HGP）的完成，也标志着分子生物学的发展进入了一个新的阶段，但是，每一种生命运动形式都是特定蛋白质群体在特定的时间和空间出现，并发挥特定功能的结果，基因DNA的序列并不能提供这些信息，仅用核酸也不足以描述整个生命活动。而且，细胞mRNA数量与相关蛋白质峰度之间的相关系数也仅为0.48。因此，人们更加意识到研究蛋白质的必要性。
二、心力衰竭与蛋白质组学
目前，随着研究的进展以及临床的应用，一些心脏的生物学标记，如心肌肌钙蛋白、脑利钠肽、C-反应蛋白等，不论是在心脏疾病患者的诊断方面，还是在指导疾病治疗以及预后评估方面，都起着至关重要的作用。借助于蛋白质组学技术的发展与突破，现在可以在内、外界的不同干预及影响下，如在心血管疾病发病状态时，研究生物机体内蛋白质整体表达情况的变化。因此，蛋白质组学可以很好地被运用于心血管疾病研究，有潜力发现更多新的生物学标记，并最终为心血管疾病的临床诊断、治疗、预后评估等提供有效指导。目前动物模型为实验研究提供了一条有效、可行的途径。其中，通过各种方法构建心肌肥厚和心力衰竭模型，并利用该模型研究探讨蛋白质组学的改变，可以进一步揭示心肌肥厚和心力衰竭的发生、发展机制，甚至发现新的与疾病相关的生物学标记。为了准确、快速发现疾病状态时心脏蛋白表达的变化，Lam等首先针对正常小鼠建立了心室肌蛋白表达图谱，其他研究则通过对多种小鼠心力衰竭模型的观察发现，心脏组织中大量蛋白表达水平发生了改变，并可分为以下7类：细胞骨架蛋白、细胞信号蛋白、代谢相关蛋白、转录翻译相关蛋白、细胞生长增殖蛋白、细胞应激防御蛋白，以及未知功能蛋白，其中包括硫氧还蛋白、肌红蛋白、脂肪酸结合蛋白3、LIM蛋白，肌动蛋白、肌球蛋白等。Schott等利用肺动脉绑扎法成功地在大鼠体内建立右室心肌肥厚及右室心力衰竭模型，并观察到心肌肥厚的发生、发展过程伴随着各种蛋白表达的变化。其中，能量代谢相关蛋白表达普遍降低，如丙酮酸脱氢酶，异柠檬酸脱氢酶，琥珀酰辅酶A连接酶，NADH脱氢酶，泛醇一细胞色素C还原酶，丙酰辅酶A羟化酶等，而热休克蛋白27（HSP27）、过氧化物酶基因-2、结蛋白、α，β-晶体蛋白表达水平则有所升高，且HSP27（第6周）的升高先于过氧化物酶基因-2（第12周）的升高。Cieniewski和He也分别通过主动脉缩窄或心肌梗死方法构建了大鼠心力衰竭模型并发现，在心肌重构不同阶段或心力衰竭发展的不同时期，伴随着多种蛋白表达趋势的改变，例如，蛋白激酶Cε在心肌肥厚代偿阶段表达增高，而在失代偿后转为心力衰竭时表达下降。因此，蛋白激酶Cε或许可被视为心力衰竭的一种预警蛋白。另外，在大鼠肾性高血压模型中还观察到，Calsarcin-1下降参与钙神经素介导的左室心肌肥厚，而急性心肌前负荷增加时，相关代谢酶上调以产生更多ATP的代偿机制则依赖于钙调神经磷酸酶的活性。除了对鼠类心力衰竭模型的研究，Sawicki还通过缺血再灌注损伤诱发狗的急性心力衰竭，观察并比较了心脏缺血再灌注区与非缺血区的蛋白表达异同。Dohke则利用心动过速在狗体内构建心力衰竭模型并发现，与鼠类心力衰竭时心脏组织蛋白表达变化类似，α，β-晶体蛋白、HSP20、HSP27，以及相应蛋白的磷酸化水平也均有所升高。
目前对心力衰竭患者的研究中表现：人类蛋白组组织通过对正常人血浆蛋白分析，鉴定出3020种蛋白，并将与心血管系统相关的蛋白归为8类：疾病及炎症标志、血管及凝血系统、信号传导、生长分化，细胞骨架、转录因子、受体及通道、心肌重构及心力衰竭。这一工作为今后发现更多新的疾病生物学标记奠定了基础。鉴于不同患者个体之间的差异，直接针对心力衰竭患者的蛋白质组学研究数量远远少于动物模型水平的研究。但通过现有的研究发现，慢性心力衰竭患者血浆或血清中同样存在多种蛋白含量的改变，如结合珠蛋白、血红蛋白、氧化型蛋白等均有所升高。在预后评估方面的研究还发现，部分血浆蛋白的升高可以在一定程度上预示急性心肌梗死后，心肌重构的发生及发展。
随着对蛋白质重要性的深入认识以及蛋白质组学技术的快速发展，蛋白质组学已经被广泛运用于各种临床疾病的机制研究。心力衰竭的发生、发展机制尚未完全明确，因此，蛋白质组学技术成为该疾病研究的一种强有力手段，并已经通过多项研究发现了大量蛋白质表达含量的变化与心力衰竭的发生、发展有着密切的联系。但是，目前的心力衰竭蛋白质组学研究大多仅仅停留在蛋白质总体表达水平高低变化的层面，尚未进一步地了解在疾病发生、发展过程中相关蛋白质转录翻译后的各种修饰调节，如磷酸化、羟化、乙酰化等，也未进一步分析各种蛋白之间的相互作用。只有在充分了解疾病不同状态下各种蛋白的修饰情况及蛋白之间的相互作用之后，才能真正完全认识它们在疾病发生、发展中所起的作用。应用对于心力衰竭基因组学的研究分析不仅可以获得特征性的“分子图像”，有助于阐明疾病的发生发展机制，而且基于转录组的生物标志物可发展为心力衰竭诊断和预后以及药物靶点筛选的重要依据。
不同病种所致心力衰竭存在差异表达基因，这些差异表达基因模式具有一定的特异性和敏感性，可用于区分原发性扩张型心肌病和酒精性心肌病、缺血性心肌病。扩张型心肌病和肥厚型心肌病所致终末期心力衰竭的基因表达谱分析结果提示细胞防御基因上调和代谢基因下调与扩张型心肌病有关，而核糖体蛋白的上调以及细胞结构/收缩的下调与肥厚型心肌病有关。
基因组学及蛋白质组学的研究发现慢性心力衰竭患者循环中的CX3CL1水平增加，呈现与疾病严重程度一致的趋势。用不同预后的心力衰竭差异表达基因作为分子标志进行其他样品的预后诊断时发现这些标志物有79%的敏感性和90%的特异性。
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