目的應(yīng)用生物信息學(xué)方法探討兒童克羅恩病的差異表達(dá)基因,為闡明兒童克羅恩病的發(fā)病機(jī)制及干預(yù)靶點(diǎn)提供新思路。方法從公共基因表達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)（Gene Expression Omnibus,GEO）下載兒童克羅恩病相關(guān)的基因芯片數(shù)據(jù)集GSE9686,使用在線分析工具GEO2R篩選出兒童克羅恩病結(jié)腸組織與正常結(jié)腸組織的差異表達(dá)基因。使用數(shù)據(jù)庫(kù)DAVID對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行GO功能注釋和KEGG通路分析,使用STRING數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行蛋白互作網(wǎng)絡(luò)（PPI）分析,使用Cytoscape篩選出兒童克羅恩病的關(guān)鍵基因。結(jié)果篩選出85個(gè)兒童克羅恩病差異表達(dá)基因,包括63個(gè)上調(diào)基因和22個(gè)下調(diào)基因。GO分析揭示差異表達(dá)基因主要富集于趨化因子活性、CXCR趨化因子受體結(jié)合、細(xì)胞外空間、細(xì)胞外區(qū)域、趨化因子介導(dǎo)的信號(hào)通路及炎癥反應(yīng)等過(guò)程,KEGG分析揭示差異表達(dá)基因主要富集于細(xì)胞因子-細(xì)胞因子受體相互作用、趨化因子信號(hào)通路、TNF信號(hào)通路等。Cytoscape篩選出了15個(gè)關(guān)鍵基因,所有關(guān)鍵基因在兒童克羅恩病結(jié)腸組織中表達(dá)均上調(diào)。結(jié)論采用生物信息學(xué)對(duì)兒童克羅恩病結(jié)腸組織與正常結(jié)腸組織的差異表達(dá)基因進(jìn)行綜合分析,可為兒童克... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué). 2020,37(17)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

差異表達(dá)基因的火山圖

生物信息學(xué)分析是探索疾病發(fā)病機(jī)制和篩選新治療靶點(diǎn)的有用工具[6]。然而，尚未有通過(guò)綜合生物信息學(xué)分析兒童克羅恩病的研究。本研究通過(guò)GEO數(shù)據(jù)庫(kù)得到了一個(gè)與兒童克羅恩病相關(guān)的數(shù)據(jù)集GSE9686，通過(guò)GEO2R在線工具的分析，得到了85個(gè)兒童克羅恩病差異表達(dá)基因，其中63個(gè)上調(diào)基因和22個(gè)下調(diào)基因。這也表明兒童克羅恩病的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，并不是某個(gè)基因引起的，而是多個(gè)基因共同作用引起的結(jié)果。筆者進(jìn)一步分析這些差異表達(dá)基因在兒童克羅恩病中的生物學(xué)功能。GO分析結(jié)果揭示這些兒童克羅恩病的差異表達(dá)基因主要富集于趨化因子活性、CXCR趨化因子受體結(jié)合、細(xì)胞外空間、細(xì)胞外區(qū)域、趨化因子介導(dǎo)的信號(hào)通路及炎癥反應(yīng)等過(guò)程，KEGG分析揭示差異表達(dá)基因主要富集于細(xì)胞因子-細(xì)胞因子受體相互作用、趨化因子信號(hào)通路、TNF信號(hào)通路等。趨化因子是細(xì)胞在常規(guī)免疫監(jiān)測(cè)、炎癥和發(fā)育過(guò)程中遷移的重要介質(zhì)[7]。趨化因子與G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合，引起構(gòu)象改變，從而觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和活化的信號(hào)通路[8]。近年來(lái)越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)趨化因子在多種疾病中起著至關(guān)重要的作用，其中包括腎病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、動(dòng)脈硬化、多發(fā)性硬化和慢性炎癥性腸病[8]。免疫反應(yīng)異常是炎癥性腸病的重要特點(diǎn)，在炎癥反應(yīng)中，趨化因子是調(diào)節(jié)白細(xì)胞幕集的重要因子，多種趨化因子參與了炎癥性腸病[8]。圖3 15個(gè)關(guān)鍵基因

圖2 差異表達(dá)基因的蛋白互作網(wǎng)絡(luò)圖筆者使用Cytoscape插件Cytohubba對(duì)差異表達(dá)基因的PPI網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行關(guān)鍵基因篩選，共篩選出1 5 個(gè)關(guān)鍵基因，包括CXCL1、CXCL9、MMP1、CXCL11、CXCL6、CXCL8、CXCL5、CXCL10、CCL2、IL1B、CXCL2、CCL8、CXCL3、TIMP1和PTGS2。這些關(guān)鍵基因中包括多種趨化因子：CXCL1、CXCL9、CXCL11、CXCL6、CXCL8、CXCL5、CXCL10、CCL2、CXCL2、CCL8、CXCL3。有研究發(fā)現(xiàn)趨化因子(如CCL2,CCL3,CCL4,CCL7,CCL8和CXCL8)在克羅恩病和潰瘍型結(jié)腸炎患者的黏膜活檢中表達(dá)上調(diào)，并且這種上調(diào)與疾病活動(dòng)相關(guān)[9]。也有研究發(fā)現(xiàn)與健康對(duì)照組相比，克羅恩病患者血清CXCL9,CXCL10和CXCL11水平顯著升高[10]。CXCL8又叫做IL8，在活動(dòng)性炎癥性腸病中CXCL8的水平明顯升高，且與消化道炎癥水平呈正相關(guān)[11]。隱窩細(xì)胞更新對(duì)于正常腸內(nèi)穩(wěn)態(tài)以及損傷后的黏膜再生是必需的，研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性產(chǎn)生的趨化因子CXCL10能夠調(diào)節(jié)隱窩細(xì)胞增殖[12]。小鼠口服硫酸葡聚糖鈉后，增殖區(qū)上皮中CXCL10和CXCR3的表達(dá)增加[11]。中和CXCL10后能夠通過(guò)促進(jìn)隱窩細(xì)胞存活而阻止小鼠腸道上皮潰瘍[12]。因此，CXCL10可以通過(guò)控制上皮內(nèi)固定的動(dòng)態(tài)來(lái)成為炎癥性腸病的新治療靶點(diǎn)[12]。在誘導(dǎo)小鼠結(jié)腸炎后，p Adipo R1小鼠比野生型小鼠產(chǎn)生更嚴(yán)重的癥狀，研究還發(fā)現(xiàn)p Adipo R1小鼠的結(jié)腸中中性粒細(xì)胞趨化因子(CXCL1,CXCL2和CXCL5)的表達(dá)以及嗜中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)增加[13]。CXCL6在炎癥性腸病患者發(fā)炎的腸組織的內(nèi)皮細(xì)胞中高表達(dá)，研究還發(fā)現(xiàn)CXCL6和CXCL8可在IBD患者的活檢組織中檢測(cè)到，且其水平與疾病活動(dòng)相關(guān)[14]。在克羅恩病和UC患者的黏膜上皮細(xì)胞和固有層中MMP-1,MMP-3,MMP-7和-MMP10的表達(dá)增加[15]。與對(duì)照組相比，SHIP敲除的小鼠中發(fā)炎腸組織和腸巨噬細(xì)胞產(chǎn)生更高水平的IL1B和IL18,SHIP活性與IL1B的產(chǎn)生量呈反比關(guān)系[16]。PTGS2也叫COX-2,COX-2在健康黏膜和炎癥性腸病緩解期低表達(dá)；然而，在活性炎癥性腸病中，其表達(dá)水平顯著升高，主要表達(dá)于上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和炎癥細(xì)胞[17]。免疫組化結(jié)果顯示在克羅恩病中COX-2的表達(dá)水平很高，這表明COX-2可能在炎癥的發(fā)病機(jī)理中起作用[18]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]環(huán)氧合酶-2-1195G/A和錳超氧化物歧化酶9Ala/Val基因多態(tài)性與高脂飲食的交互作用及其與潰瘍性結(jié)腸炎的關(guān)系[J]. 張超賢,郭李柯,郭曉鳳.  中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院學(xué)報(bào). 2015(01)
[2]炎癥性腸病的病因和發(fā)病機(jī)制[J]. 歐陽(yáng)欽.  實(shí)用醫(yī)學(xué)雜志. 2003(05)



本文編號(hào)：3043784