强直性脊柱炎骨化髋关节囊差异CircRNAs表达谱筛选

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目的:本文旨在通过对进行髓关节置换的强直性脊柱炎(Ankylosing spondylitis,AS)患者的骨化髋关节囊组织与股骨颈骨折(Femoral neck fracture,FNF)患者的髋关节囊组织进行环状RNA((circularRNA,CircRNA))差异性表达谱筛选及功能分析,探索强直性脊柱炎病理性骨化相关的差异CircRNAs、通路及基因。方法:选取3例接受髋关节置换术、髋关节成形术或髋关节病损切除术的强直性脊柱炎患者及3例股骨颈骨折手术患者分别作为实验组与对照组,取材部位为强直性脊柱炎患者骨化髋关节囊组织及股骨颈骨折的髋关节囊组织。标本来源于2019年9月-2020年10月在我院关节外科住院患者。利用基因芯片技术对实验组及对照组中的环状RNA进行分析,对比分析不同组间CircRNAs的差异表达情况,找到差异表达的CircRNAs。对差异倍数(Fold change,FC)≥2(p<0.05)的CircRNAs进行生物信息技术预测能够与它们结合的miRNA及其下游靶基因,选择上下调最显著的CircRNAs各5条进行基因本体论(geneontology,GO)富集分析、京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)、蛋白互作网络(Protein-Protein Interaction,PPI),得出与强直性脊柱炎发病相关的CircRNAs和成骨相关通路及基因等,以此来阐明强直性脊柱炎成骨相关的发病机制,为AS的早期诊断及治疗提供新思路。结果:1、芯片结果显示AS患者CircRNAs与对照组之间存在差异,共有25条上调和39条下调的差异CircRNAs,其中有23条CircRNAs(FC≥2,p<0.05),其中包括10个上调的CircRNAs和13个下调的CircRNAs,发现大多数差异CircRNA位于外显子上,其中1号染色体上的差异CircRNA最多。2、对23条CircRNAs(FC≥2,p<0.05)进行预测其靶miRNAs,获得前5条 MiRNAs。3、对上调最显著的5条CircRNAs和下调最显著的5条CircRNAs及其对应的5个MiRNAs做CircRNA-MiRNA调控网络图。4、对上调最显著的5条CircRNA和下调最显著的5条CircRNA的亲本基因进行GO和KEGG分析,GO分析结果表明这些CircRNAs与主要通过调节转录活性来影响疾病的发生过程;KEGG结果发现黏附斑激酶信号(Focal adhesion,FAK)通路、Rap1信号通路等与AS病理性的机械性成骨相关,对上调通路进行分析发现其主要的靶向基因为ACTG1。5、对测序进行蛋白互作网络分析发现,上调的mRNAPPI网络中的核心基因为:SRC、PIK3R1,推测其可能为差异CircRNAs的下游蛋白,参与强直性脊柱炎相关骨代谢过程。结论:1、通过基因芯片发现AS病理性骨化的髋关节囊中CircRANs的表达存在显著差异。2、通过对GO和KEGG等方式构建的CircRNA-miRNA-mRNA网络分析,推测差异CircRANs可能通过FAK、Rap1信号通路从转录水平影响ACTG1、SRC和PIK3R1等基因(蛋白)的表达,从而影响AS晚期的成骨反应。
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