基于生信分析对阿尔茨海默病炎症相关关键基因的筛选及鉴定

目的:筛选并鉴定阿尔茨海默病(AD)神经炎症相关关键基因。方法:用R语言limma包分别筛选GEO数据库中的数据集GSE144459(Healthy=16,AD=16)和GSE135999(Healthy=6,AD=7)中的差异基因(DEGs);用在线韦恩图工具对上述获得的差异表达基因(DEG1、DEG2)与NCBI数据库获得(IRGs)取交集,以获得差异表达的IRGs;用R语言clusterProfiler包对其进行功能富集分析;通过STRING数据库(https://string-db.org)和Cytoscape软件对差异表达IRGs进行PPI网络构建,并用cytoHubba插件来筛选PPI中的关键节点作为候选基因。后续用于LASSO回归分析进一步筛选特征基因并构建分类器,用数据集GSE122063(AD=56,Control=44)验证特征基因的表达并绘制箱线图。结果:本研究共获得106个差异表达的IRGs。富集分析与金黄色葡萄球菌感染、中性粒细胞外陷阱形成、Toll样受体、FcγR介导吞噬作用等功能及信号通路相关。经过PPI网络的构建、LASSO回归分析、分类器构建及受试者工作特征(ROC)曲线绘制以及特征基因的表达验证,最终得出Fcgr2b、Cd14、Fcgr1、Fcgr3、Ly86在AD中具有较强的预测诊断能力。结论:Fcgr2b、Cd14、Fcgr1、Fcgr3、Ly86在AD中起着关键作用,可以作为AD潜在的诊断和治疗靶点。

六味地黄丸对阿尔茨海默病模型小鼠行为及TLR4/NF-κB信号转导途径的影响

目的探究六味地黄丸对β-淀粉样蛋白前体/早老素蛋白1(amyloid β-precursor protein/presenilin-1, APP/PS1)双转基因小鼠行为及Toll样受体4/核因子κB(Toll-like receptor 4/nuclear factor kappa-B, TLR4/NF-κB)信号转导途径的影响。方法 3月龄雌性APP/PS1小鼠40只, 按照随机数字表法分为模型组、六味地黄丸低剂量组(0.59 g/kg, 2次/d, 灌胃)、中剂量组(1.18 g/kg, 2次/d, 灌胃)、高剂量组(2.36 g/kg, 2次/d, 灌胃)和布洛芬组(0.04 g/kg, 2次/d, 灌胃), 每组8只;8只体质量相匹配的3月龄野生型C57BL/6小鼠作为对照组;对照组和模型组小鼠给予等体积0.9%氯化钠溶液灌胃(2次/d);所有小鼠连续干预3个月。采用Morris水迷宫实验检测小鼠的学习记忆能力, 采用ELISA法检测小鼠血清肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、白介素-1β(interleukin-1β, IL-1β)水平, 免疫组化法检测海马组织β-淀粉样蛋白(amyloid β-protein, Aβ)、胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein, GFAP)及NF-κB水平, Western blot法检测海马组织TLR4、髓样分化因子88(myeloid differentiation primary response gene 88, MyD88)及磷酸化NF-κB(phosphorylated NF-κB, p-NF-κB)蛋白表达水平。采用SPSS 20.0进行数据处理, 多组间的比较采用重复测量方差分析或单因素方差分析。结果重复测量方差分析结果显示, 6组小鼠的逃避潜伏期比较, 时间和组别的交互作用显著(F交互=117.219, P<0.001)。各组小鼠第5天逃避潜伏期均低于第1天(均P<0.05);第1~5天布洛芬组和六味地黄丸中、高剂量组小鼠逃避潜伏期均低于模型组(均P<0.05);在第3~5天, 六味地黄丸中、高剂量组小鼠的逃避潜伏期均低于六味地黄丸低剂量组(均P<0.05)。6组小鼠平台象限停留时间百分比和穿越平台次数均差异有统计学意义(F=5.451, 4.824, 均P<0.05)。六味地黄丸高、中剂量组和布洛芬组小鼠在平台象限停留时间百分比[(50.77±5.49) %, (54.39±5.71) %, (51.98±6.12) %]、穿越平台次数[(5.9±1.1)次, (6.0±1.3)次, (5.1±0.8)次]均高于模型组[(27.32±3.22)%, (2.2±1.0)次](均P<0.05)。免疫组化结果显示, 6组小鼠海马组织Aβ、GFAP和NF-κB积分光密度值均差异有统计学意义(F=57.52, 45.37, 79.10, 均P<0.05)。六味地黄丸高、中剂量组和布洛芬组海马组织Aβ、GFAP和NF-κB积分光密度值均低于模型组(均P<0.05), 六味地黄丸高、中剂量组海马组织Aβ、GFAP和NF-κB积分光密度值均低于六味地黄丸低剂量组(均P<0.05)。ELISA结果显示, 6组小鼠血清TNF-α和IL-1β含量均差异有统计学意义(F=3.996, 6.395, 均P<0.05);Western blot结果显示6组小鼠海马组织TLR4、MyD88及p-NF-κB蛋白表达均差异有统计学意义(F=15.710, 3.522, 4.119, 均P<0.05)。六味地黄丸高、中剂量组和布洛芬组血清TNF-α和IL-1β含量均低于模型组(均P<0.05), 六味地黄丸高、中剂量组血清TNF-α[(18.90±2.33)ng/L, (21.56±2.49) ng/L]和IL-1β[(5.88±0.80)ng/L, (6.75±0.83)ng/L]含量均低于低剂量组[(30.77±2.89)ng/L, (9.11±1.27)ng/L](均P<0.05)。六味地黄丸高、中剂量组和布洛芬组海马组织TLR4、MyD88及p-NF-κB蛋白表达均低于模型组(均P<0.05), 六味地黄丸高、中剂量组海马组织TLR4[(0.254±0.091), (0.318±0.122)]、MyD88[(0.229±0.077), (0.386±0.119)]及p-NF-κB[(0.412±0.188), (0.358±0.119)]蛋白表达均低于低剂量组[(0.617±0.172), (0.672±0.166), (0.799±0.227)](均P<0.05)。结论六味地黄丸能够明显改善阿尔茨海默病模型小鼠学习记忆障碍, 可能是通过抑制TLR4/NF-κB信号转导途径, 降低TNF-α和IL-1β的表达, 从而减轻中枢免疫炎性反应, 发挥抗AD的作用。