大鼠肝再生與急性肝衰竭發(fā)生的基因轉(zhuǎn)錄譜相關(guān)性及其意義研究.pdf

1、肝臟有重要的生理功能和很強(qiáng)的再生能力。急性肝功能衰竭(acute hepatic failure, AHF)是各種有害因素引起的肝臟細(xì)胞在短時(shí)間內(nèi)大量壞死或肝功能嚴(yán)重受損的肝病。為了解AHF發(fā)生的基因組學(xué)基礎(chǔ)及其與大鼠肝再生(liver regeneration，LR)發(fā)生的相關(guān)性，并從基因轉(zhuǎn)錄水平了解JNK和ERK1/2信號(hào)通路相關(guān)基因在大鼠肝再生和大鼠急性肝衰竭中的作用異同。本文用大鼠全基因組基因表達(dá)譜芯片Rat Genome230

2、2.0分別檢測了大鼠AHF和大鼠LR發(fā)生中肝臟細(xì)胞的基因表達(dá)譜，并用RT-PCR確證了芯片檢測結(jié)果可靠性。結(jié)果表明，AHF發(fā)生中1022個(gè)基因和LR中948個(gè)基因發(fā)生了有意義表達(dá)變化，其中，396個(gè)基因?yàn)閮烧吖灿校?26個(gè)基因?yàn)锳HF特有，552個(gè)基因?yàn)長R特有。在AHF建模3、6、12、24、48、72h有意義表達(dá)的基因數(shù)分別為131、302、350、539、349、177，總有意義表達(dá)上調(diào)、下調(diào)和上下調(diào)的基因數(shù)分別為634、382和

3、6。用生物信息學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)等方法分析基因表達(dá)譜預(yù)示的生理活動(dòng)表明，AHF發(fā)生涉及刺激、炎癥、免疫等反應(yīng)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、基因轉(zhuǎn)錄、物質(zhì)運(yùn)輸、糖類、脂類、蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸、有機(jī)酸、毒物等代謝、氧化還原反應(yīng)、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定、細(xì)胞增殖、生長、分化、發(fā)育、建成、凋亡、遷移、粘附等23種生理活動(dòng)變化。其中，基因轉(zhuǎn)錄、糖類、脂類等代謝、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定、細(xì)胞增殖、生長、建成、遷移等8種生理活動(dòng)增強(qiáng)。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、核酸、有機(jī)酸、毒物等代謝、氧化還原、細(xì)胞粘附等6種

4、生理活動(dòng)減弱。炎癥反應(yīng)、細(xì)胞分化、發(fā)育等生理活動(dòng)在 AHF發(fā)生前期增強(qiáng)，后期減弱。H-clustering分析表明，AHF和 LR的生理活動(dòng)未顯示時(shí)間上的相關(guān)性。K-means聚類分析顯示，AHF和 LR的C1組基因表達(dá)趨勢(shì)非常相似，C2組相反，C3、C4和C5組相似，但后者變化更為豐富。GO分類和功能富集分析發(fā)現(xiàn)，在AHF和 LR發(fā)生中，創(chuàng)傷、炎癥和免疫等反應(yīng)、細(xì)胞粘附、遷移等活動(dòng)增強(qiáng)，而物質(zhì)和能量等代謝活動(dòng)減弱。而AHF的炎癥反應(yīng)、

5、對(duì)各種刺激反應(yīng)、調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡等活動(dòng)強(qiáng)于LR，離子內(nèi)穩(wěn)態(tài)、對(duì)激素的反應(yīng)、調(diào)控細(xì)胞分裂和增殖的作用等弱于LR。另外發(fā)現(xiàn)，JNK信號(hào)通路涉及302個(gè)基因和42條途徑，Rat Genome2302.0芯片含上述基因中的240個(gè)基因，其中，57個(gè)基因發(fā)生有意義表達(dá)變化，涉及LR的52個(gè)基因，AHF的20個(gè)基因，兩者共有的15個(gè)基因。用譜函數(shù)（Et）計(jì)算基因的協(xié)同作用表明，LR與AHF相比，在LR6-12h的途徑1和16及在LR72h的途徑1-17

6、促進(jìn)細(xì)胞增殖作用強(qiáng)于對(duì)照。在AHF6h的途徑1-17促進(jìn)細(xì)胞增殖作用和途徑34-35抑制細(xì)胞增殖作用弱于對(duì)照。另外，在LR6、12和72h及AHF12和24h途徑22-32促進(jìn)細(xì)胞凋亡作用均比對(duì)照顯著增強(qiáng)。同時(shí)，尚未發(fā)現(xiàn)途徑18-21等參與LR和AHF發(fā)生。ERK1/2信號(hào)通路涉及165個(gè)基因和14條途徑，Rat Genome2302.0芯片含上述基因中的161個(gè)基因，其中，46個(gè)基因發(fā)生有意義表達(dá)變化，涉及 LR的36個(gè)基因，AHF的

7、24個(gè)基因，兩者共有的14個(gè)基因。用譜函數(shù)計(jì)算基因的協(xié)同作用表明， LR與AHF相比，在AHF6h，途徑4促進(jìn)細(xì)胞增殖作用弱于對(duì)照。在LR12h，途徑2、8、9促進(jìn)細(xì)胞增殖和途徑11抑制細(xì)胞增殖作用強(qiáng)于對(duì)照，而在AHF12h，途徑11抑制細(xì)胞增殖作用強(qiáng)于對(duì)照。在LR24h，途徑13抑制細(xì)胞增殖作用弱于對(duì)照。在AHF72h，途徑2和6促進(jìn)細(xì)胞增殖作用強(qiáng)于對(duì)照。同時(shí)，尚未發(fā)現(xiàn)途徑1、3-5、7、10、12和14參與LR和AHF發(fā)生。結(jié)論：大