基因芯片和生物学分析技术对血管紧张素Ⅱ诱导的房颤中时间序列相关基因的研究

来源 :大连医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kevinlynx
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心房颤动(AF)是最常见的心律失常之一,高血压是导致房颤的最常见因素之一。房颤发生的病理生理机制主要包括心房结构重构和电生理重构、肾素-血管紧张素-醛固酮(RASS)系统激活、炎症因子和氧化应激等。血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)是RAAS中的重要效应因子,是诱导心房结构重构和电生理重塑,特别是心房肌纤维化和离子通道蛋白改变的重要原因,在房颤的发生发展过程中起重要作用。但是,在AngⅡ诱发的房颤的发展过程中,心房组织中重要的基因表达改变特征和信号通路尚不清楚。
  目的:
  应用基因芯片技术及生物学分析方法,探讨在AngⅡ诱导的房颤过程中发生改变的重要基因、功能以及相关的信号通路,为阐明房颤发生的分子机制提供依据。
  方法:
  1.高血压房颤模型的建立
  通过皮下植入渗透微型泵给雄性(C57BL/6J)小鼠(8-10周龄)灌注AngⅡ(2000ng/kg/min)建立不同时间点(1、2和3周)高血压房颤模型。采用鼠尾套管方法测量小鼠血压。采用Vevo1100小动物高分辨率超声仪测定小鼠左心房腔大小。通过电刺激诱导小鼠房颤,记录房颤发生率及持续时间。实验小鼠取材后,心脏组织进行石蜡切片,利用Masson染色及免疫组织化学染色(α-SMA、F4/80)观察心房肌纤维化程度。
  2.基因表达芯片检测和生物学分析及验证
  应用基因表达谱芯片技术筛选不同时间点心房组织中的重要基因的表达情况,并分析其功能(GO)和相关的信号通路(KEGG)及共表达调控网络。最后,应用实时定量PCR验证13个基因的表达情况。
  结果:
  1.AngⅡ灌注诱导房颤模型
  AngⅡ灌注后引起血管收缩压明显升高、房颤的发生率增高和持续时间延长、心房扩张、纤维化程度加重、α-SMA阳性肌成纤维细胞数量和F4/80阳性巨噬细胞浸润增加,而且这些变化均呈时间依赖性。
  2.基因表达芯片结果和生物学分析
  在AngⅡ灌注的第1、2和3周时,心房组织中,明显上调的基因分别为1283、1237和1270个,而明显降低的基因分别为436、482和449个。基因本体论(Gene Ontology)分析发现这些显著改变的基因主要参与免疫系统、细胞迁移调控、细胞黏附、补体激活和炎症反应等过程。KEGG通路分析显示有87个信号通路具有显著改变,主要包括溶酶体、金黄色葡萄球菌感染、吞噬体、抗原递呈、病毒性心肌炎、趋化因子信号通路、细胞外基质受体相互作用及PI3K-AKT信号通路等。层次聚类分析发现1719个表达差异的基因可分布于50种表达模式,其中有8种具有显著差异。共表达网络分析发现pik3cg位于所有基因相互作用的中核心。
  3.基因芯片结果的验证
  用qPCR验证了13种基因表达情况,包括:No.47(Csf1r、Pik3r3),No.49(Prckb、Cd8b1),No.45(Plcb2、Cxcr4),No.44(Cx3cr1、Cacna1c),No.35(Aldh1a2),No.29(Cyp2s1),No.0(Pde6b)和No.12(Pla2g10),两者结果相一致。共表达网络分析发现pik3cg位于所有基因相互作用中的核心。
  结论:
  本研究发现在AngⅡ诱导的房颤发生过程中,共有1719个基因表达发生了明显改变,主要参与免疫反应反应、细胞迁移和黏附、补体激活等过程,其中Pik3cg可能在这种房颤中发挥重要作用。
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