幽门螺杆菌感染诱发Lgr5阳性胃上皮干细胞DNA甲基化在慢性胃炎中的改变和意义

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研究背景与目的幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,Hp)感染是慢性胃炎、溃疡病及胃癌的主要病因,并与许多胃肠道外疾病发生密切相关,相关疾病导致了巨大的社会、经济和卫生保健负担,但其致病机制尚未完全明了。胃上皮干细胞包括Lgr5标记阳性的多种干细胞,对维持胃粘膜的组织稳定及更新起着关键作用,近年的研究提示Hp对胃上皮干细胞的影响可能在胃粘膜病变的致病机制中起重要作用。DNA甲基化是最常见的表观遗传学修饰之一,DNA的甲基化异常可导致相关抑癌基因或癌基因功能失调、原癌基因活化、基因组不稳定等,是导致肿瘤发生的重要机制。Hp感染可导致胃粘膜的DNA甲基化水平升高,根除Hp后则甲基化水平下降,表明该作用是由Hp感染所致。目前,Hp感染对胃上皮干细胞DNA甲基化的影响和由此导致的胃粘膜病变研究尚少,本研究通过Illumina Infinium Methylation EPIC Bead Chip(850K)甲基化芯片检测技术对Hp感染患者的Lgr5阳性胃上皮干细胞中DNA甲基化修饰水平进行检测,探讨Hp感染是否可引起胃上皮干细胞DNA甲基化修饰水平的异常,从而筛选出特定基因及代谢通路以期为后续Hp致病机制的研究提供基础,从分子遗传学角度探讨Hp感染导致的异常DNA甲基化引起的基因表达异常进而导致病变发生的机理,加深对Hp感染致病过程的研究,为临床预防及治疗Hp感染引起的病变提供新的思路和途径。材料和方法本研究中我们收集整理了2019年12月至2020年10月就诊于郑州大学人民医院消化内科并行Hp检测的患者的胃粘膜组织作为研究样本,纳入样本共16例,其中Hp阳性慢性胃炎10例和Hp阴性对照6例,通过全基因组DNA甲基化芯片检测技术对纳入样本Lgr5阳性胃上皮干细胞中全基因组甲基化水平进行检测分析,筛选出差异甲基化位点(Differential Methylation Sites,DMS)并分析相关基因的基因区域及染色体位置,并对DMS行基因本体(Gene Ontology,GO)富集分析、京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)相关通路富集分析及拷贝数变异分析。结果850K甲基化芯片检测结果显示,Hp感染的慢性胃炎患者所有常染色体均有甲基化修饰水平的改变,DMS大部分位于基因间区与基因体区;分析发现DMS共406个,其中高甲基化位点113个,低甲基化位点293个。结果显示Hp阳性慢性胃炎与Hp阴性对照组中差异最显著的DMS对应的基因为RCN3,其次为WDR86、F2R、ADK等基因。对DMS行GO富集分析发现共有96条GO条目差异显著,其中差异最显著的前10个GO条目为电压门控钠通道复合物、突触后密集区、骨骼系统发育、SH3结构域、神经嵴细胞迁移、GTP酶激活剂活性、电压门控钠通道活性、细胞膜、肌肉组织形态发生和动作电位时膜去极化等,其中4条GO条目与细胞信号传导有关,提示相关基因主要影响信号传导。对DMS行KEGG富集分析发现共有19条通路差异显著,其中差异最显著的前10个KEGG通路为多巴胺突触、安非他命成瘾、c GMP-PKG信号通路、Hedgehog(Hh)信号通路、钙信号通路、可卡因成瘾、肌萎缩性侧索硬化症、胃癌、子宫内膜癌和Rap1信号通路等,其中胃癌通路中差异基因包括LEF1、MLH1、FGF1、SHH、ABCB1。拷贝数变异分析发现在10个Hp阳性样本中共存在25个变异区段。其中5个变异区段影响的7个基因均为OR4N4、OR4M2、LOC642131、GOLGA6L6、POTEB2、POTEB、LOC101926972;3个变异区段影响的3个基因均为LOC100996713、LOC101929561、LOC645262。结论1.Hp感染可引起Lgr5阳性胃上皮干细胞中DNA甲基化修饰水平的改变,所有常染色体中均有DMS存在。2.经GO分析发现差异基因主要影响信号传导,KEGG分析提示多条传导通路受影响,经过此次分析及筛选可为进一步研究Hp感染导致胃粘膜DNA甲基化异常致病机制提供基础。
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