脑出血患者外周血lncRNA-miRNA-mRNA的ceRNA网络构建及相关机制研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:h8x8x8
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
目的:脑出血(Intracerebral hemorrhage,ICH)约占所有卒中的10%至20%,与缺血性脑血管病相比,其具有更高的致死率和致残率。ICH患者可遗留不同程度的功能障碍及神经系统并发症,造成巨大的经济影响及社会负担。目前,对ICH的治疗手段有限,尚无针对ICH的特异性疗法能改善功能预后。长链非编码核糖核酸(Long non-coding RNA,lncRNA)是长于200个核苷酸的非蛋白质编码转录本,与信使核糖核酸(Messenger RNA,mRNA)在转录调控和生物发生上具有相似的功能。它们中的大多数不能翻译成蛋白质,而其中的一些编码小肽。鉴定出的lncRNA的数量远低于编码蛋白基因即mRNA的数量,但是它们具有更高的组织和器官特异性。LncRNA可以调节中枢神经系统损伤中微小核糖核酸(micro RNA,miRNA)的表达和功能。LncRNA也可以充当miRNA海绵,也称为竞争性内源核糖核酸(Competing endogenous RNA,ceRNA),识别胞浆miRNA并将miRNA隔离在mRNA之外,从而调节miRNA目标蛋白的表达。此外,lncRNA还可以与miRNA竞争结合靶mRNA。目前,我们对lncRNA在ICH中的分子机制的了解仍然有限。由lncRNA、miRNA和mRNA组成的ceRNA调控网络越来越受到关注。本研究将ICH患者和健康对照的外周血用于ceRNA芯片检测,对数据进行统计学及生信分析,以试图发现ICH患者与健康人群相比的差异mRNA表达谱和lncRNA表达谱,并进行功能及通路的富集分析,构建lncRNA-miRNA-mRNA的ceRNA调控网络,以探索非编码RNA在ICH中可能的调节机制,并对部分显著差异表达的lncRNA进行qRT-PCR验证,为ICH进一步的机制研究奠定基础,同时为ICH的治疗提供新的治疗靶点。研究方法:收集ICH患者及对照组的外周血,应用ceRNA芯片技术进行检测,采用Feature Extraction软件(version12.0.3.1,Agilent Technologies)处理原始图像提取原始数据,利用Genespring软件(version14.8,Agilent Technologies)进行标准化和后续处理,以P<0.05且差异变化倍数(Fold change,FC)≥2.0为筛选标准,分析ICH患者外周血的差异mRNA表达谱及lncRNA表达谱。利用SPSS 25.0软件对ICH患者及对照组的临床数据进行统计分析。利用Graph Pad Prism 8.4.2、Metascape、STRING数据库中的MCODE插件、R包cluster Profiler对差异表达的mRNA及lncRNA靶向差异基因进行聚类及功能、通路富集分析。ceRNA关联分析结果中的miRNA序列信息来自miRbase数据库,选用miRanda和Targetscan软件,确定miRNA-mRNA和miRNA-lncRNA之间的相互关系,取两个预测软件的交集作为三类RNA之间的互作关系对。用Cytoscape 3.8.2构建lncRNA-miRNA-mRNA的ceRNA调控网络并将结果进行可视化。之后选取10个显著差异表达的lncRNA,在收集的ICH患者和对照组的外周血中进行qRT-PCR验证。应用lnc Locator数据库,对验证后差异表达的lncRNA进行亚细胞定位预测。在构建的ICH患者外周血差异表达的lncRNA-miRNA-mRNA的ceRNA网络中,找到与免疫炎症相关的调控关系。结果:1、ICH组与对照组临床基本资料进行比较,血常规中的白细胞数在ICH组显著升高,差异有统计学意义;性别、年龄、高血压史、糖尿病史、吸烟史、饮酒史、其余生化检验(血小板数、血红蛋白含量、凝血功能、血脂、同型半胱氨酸、血尿酸、C反应蛋白、降钙素原、红细胞沉降率)两组之间无统计学差异。2、对ICH组与对照组外周血的ceRNA芯片数据进行比较,经过筛选共得到差异表达mRNA 101个,其中显著上调mRNA31个,显著下调mRNA70个。ICH组差异表达mRNA的基因本体论(Gene Ontology,GO)、京都基因和基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genome,KEGG)、蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)以及基因集富集分析(Gene Set Enrichment Analysis,GSEA)富集到的主要成分为免疫系统过程及免疫炎症相关通路。3、ICH组显著差异表达的基因与Immport免疫数据库中免疫炎症相关基因取交集,共得到8个免疫炎症相关基因,分别为UCN、LIF、LEPR、HTR3E、DEFB121、CMTM8、CD8B、CD8A。4、对ICH组与对照组外周血的ceRNA芯片数据进行比较,经过筛选共得到差异表达lncRNA 211个,其中显著上调lncRNA 40个,显著下调lncRNA 171个。ICH组差异表达的lncRNA靶向差异基因的GO、KEGG富集分析发现,免疫炎症反应过程及相关通路、调节干细胞多能性的信号通路、硫辛酸代谢、赖氨酸降解通路等显著富集。5、通过对ICH组与对照组外周血的ceRNA芯片数据进行分析,得到ICH组差异表达的lncRNA及mRNA相关信息,从miRbase数据库获得miRNA序列信息,通过靶基因预测软件得到miRNA-mRNA和miRNA-lncRNA之间的关系对,最终构建了lncRNA-miRNA-mRNA形成的ceRNA调控网络。6、对10个显著差异表达的lncRNA进行qRT-PCR验证,与对照组相比,LOC101927210、LOC100131626、FAM182B、LINC00472、RP11-222A5.1、XIST、MOXD2P在ICH患者外周血中显著下调,HOXB-AS3显著上调,差异有统计学意义。LINC00266-4P和PCBP1-AS1在ICH患者中的表达差异虽然无统计学意义,但有上调趋势。LOC101927210、LOC100131626、RP11-222A5.1、HOXB-AS3主要定位于细胞质,可能在转录后水平进行调控。FAM182B、XIST、MOXD2P主要定位于细胞核,可能发挥转录水平调控。LINC00472主要定位于外泌体,可能通过外泌体在远端运输,从而影响受体细胞发挥作用。7、将验证结果中有统计学差异的lncRNA在ceRNA网络中找到相应的调控关系,LOC100131626相关的调控关系包括LOC100131626-miR-129-5p-MARC1轴。FAM182B相关的调控关系包括FAM182B-miR-128-1-5p/miR-128-2-5p-RPS6KL1轴。LINC00472相关的调控关系包括LINC00472-miR-211-5p-TMEM237/PRAMEF12轴,LINC00472-miR-338-3p-SLC2A3轴。RP11-222A5.1相关的调控关系包括RP11-222A5.1-miR-328-3p-SLC5A9轴,RP11-222A5.1-miR-328-5p-RPS6KL1轴,RP11-222A5.1-miR-330-5p-ABAT/PRAMEF12轴,RP11-222A5.1-miR-370-3p-CLEC4C轴,RP11-222A5.1-miR-423-5p-CD8A/FAM222B轴。XIST相关的调控关系包括XISTmiR-143-5p-TMEM237/SHQ1/SMDT1轴,XIST-miR-18a-5p/miR-18b-5p-SLC22A8轴,XIST-miR-214-3p-RPS6KL1轴。MOXD2P相关的调控关系包括MOXD2P-miR-211-3p-LIF/COA7/RFT1轴,MOXD2P-miR-361-3p-ETV4/PRAMEF12轴等。上述调控关系可能在ICH的相关机制中发挥重要作用。8、ICH患者外周血ceRNA网络中,与免疫炎症反应相关且经过qRT-PCR验证显著差异表达lncRNA参与的调控关系包括RP11-222A5.1-miR-423-5p-CD8A轴及MOXD2P-miR-211-3p-LIF轴。结论:1、我们分析了ICH患者外周血中的mRNA表达谱,与对照组相比存在显著差异。对ICH组差异表达的mRNA进行生物过程及通路的富集分析、PPI富集分析、GSEA富集分析,发现免疫炎症反应及其相关通路显著富集,提示免疫炎症反应参与了ICH的病理生理过程。ICH患者外周血中差异表达的8个免疫炎症相关基因,包括UCN、LIF、LEPR、HTR3E、DEFB121、CMTM8、CD8B、CD8A,可能参与了ICH的免疫炎症反应。2、我们分析了ICH患者外周血中的lncRNA表达谱,与对照组相比有显著差异。对ICH组差异表达lncRNA的靶向差异基因进行了生物过程及通路的富集分析,发现免疫炎症反应、硫辛酸代谢、调节干细胞多能性的信号通路、赖氨酸降解通路等显著富集,提示以上过程及通路在ICH的相关机制中发挥了重要作用。3、我们构建了ICH患者外周血中差异表达的lncRNA-miRNA-mRNA的ceRNA调控网络,探索了非编码RNA在ICH中的潜在机制。在构建的ICH患者外周血ceRNA网络中,RP11-222A5.1-miR-423-5p-CD8A轴及MOXD2P-miR-211-3p-LIF轴可能与ICH的免疫炎症反应相关,RP11-222A5.1、MOXD2P有望成为ICH治疗的新靶点。
其他文献
目的:原发性胆汁性胆管炎(Primary biliary cholangitis,PBC)是一种慢性胆汁淤积的自身免疫性疾病,主要累及肝内小叶间胆管。PBC在各年龄段均可发病,多集中在30-70岁,50岁为发病高峰,以女性居多,男女比例为1:9-10,是女性肝移植最常见的原因。PBC患者常有疲劳和顽固性的全身瘙痒等症状。30%的PBC患者可能发展到失代偿性肝病或死亡。随着自身抗体血清学检测的开展,
目的:类风湿关节炎(Rheumatoid Arthritis,RA)是一种以关节滑膜为主要靶组织的慢性高致残性自身免疫性疾病,异常的炎症和免疫反应是RA患者的主要发病机制。细胞因子在驱动滑膜细胞活化导致关节破坏中起关键作用。最近的研究表明白细胞介素(Interleukin,IL)-34在关节炎患者的滑膜成纤维细胞和滑膜下及内膜层中均有表达,并且与滑膜炎的严重程度显著相关。显著升高的IL-34水平可
喉癌是头颈部常见的肿瘤之一,每年世界范围内喉癌新发病例为177422例,死亡约94771例。近年来,虽然喉癌的发病率呈现一个逐渐下降的趋势,但喉癌的五年生存率在过去40年明显下降,从66%下降至63%,这在肿瘤疾病当中是比较少见的。另外,据统计约40%的喉癌患者确诊时即是晚期(III期或IV期),甚至伴发转移,严重影响了喉癌患者预后。喉癌发生可能是由于吸烟,饮酒,乳头瘤病毒感染以及接触有害粉尘所引
改革转制以来,面对"全灾种、大应急"的任务需要,应急管理部消防救援局高度重视消防科技成果推广应用工作,逐年加大经费投入,大力加快消防科技成果转化进程,推动一批典型科技成果落地。现将9项消防救援队伍应用类成果摘刊于后,以进一步推广成果转化应用。特种消防机器人围绕"高端装备实战化、精尖装备智能化"的目标,瞄准特殊灾害事故场所处置任务需求,
期刊
目的:良性和恶性疾病均可引起胃流出道梗阻,良性疾病包括十二指肠溃疡,慢性胰腺炎,急性胰腺炎,术后狭窄等,恶性疾病包括胃癌,十二指肠癌,胰腺癌,胆管癌,壶腹癌等;胃流出道梗阻会导致患者恶心,呕吐和食物摄入不足而导致一般状况不佳。传统的治疗方式包括外科手术和内镜下十二指肠支架,每个治疗都有优点和缺点。手术可以通过腹腔镜或开放手术进行,但是,手术创伤较大,特别是对于患有晚期疾病而导致胃流出道梗阻的恶性肿
研究背景及目的:微卫星不稳定(microsatellite instability,MSI),是指由于在DNA复制时插入或缺失突变引起的微卫星序列长度改变的现象,常由错配修复(mismatch repair,MMR)系统功能缺陷引起。微卫星状态不同的实体瘤对免疫检查点抑制剂药物响应率方面有显著差异,提示微卫星状态对肿瘤免疫微环境具有重要影响。肿瘤微环境(tumor microenvironment
目的:髓母细胞瘤是儿童最常见恶性脑肿瘤。髓母细胞瘤术后小脑缄默综合症是高发、非一过性和神经环路发病机制不清楚的棘手临床问题。下蚓部切开与小脑缄默综合症的关系已被质疑。既往研究提示齿状核-小脑上脚-大脑皮质束在四脑室周围的节段受损是最可能的病因,但此类纤维束在小脑的起点和在大脑的终点均不清楚,导致出现多种在临床上预防此症发生的策略但最终没有解决问题。小脑缄默综合症中的语言障碍属运动性语言障碍,近年文
目的:非综合征型唇腭裂(nonsyndromic cleft lip with palate,ns CLP)是一种常见的先天畸形,具有较高的致死率和致畸率,通常是由胚胎发育早期唇腭部融合失败引起的。全球发病率在1‰左右,患儿出生后常伴有进食、语言、听力和牙齿发育等功能障碍,需要进行多次手术治疗。目前,疾病诊断主要依靠孕中晚期胎儿超声检查,而此时畸形已经完全形成,失去最佳干预和治疗时机。而且超声检查
目的:精子发生是由精原细胞(Spermatogonial cells,SCs)在睾丸曲细精管中完成,整个过程高度协调、有序进行。SCs作为一种生殖干细胞,与胚胎干细胞一样具有增殖、分化潜能,一方面通过自我更新维持其自身数目的相对恒定;另一方面不断分化成各种过渡型精原细胞,最后生成精子。对成年男性来说,SCs是唯一可以传递遗传信息给后代的细胞。作为精子生成的前体细胞,SCs在非梗阻性无精子症患者的治
目的:氧化应激被认为是导致脑老化,进而影响认知功能降低的主要原因。虾青素(Astaxanthin,AST)及Sirt1/PGC-1α通路具有较强的抗氧化作用,对ROS有高效的清除能力,因此,本课题的研究目的是探讨虾青素能否通过Sirt1/PGC-1α通路对Aβ25-35介导小鼠认知功能的改善,能否实现其对海马结构神经元的保护作用。本研究结果对于证明虾青素对海马结构氧化应激的调节机制具有重要的科学意