生物信息学方法分析动脉闭塞性疾病中的凋亡相关基因

目的:动脉闭塞性疾病(arterial occlusive disease, AOD)是一种动脉疾病,其最常见的原因是动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS)。凋亡相关基因在AOD的病理生理过程中起着至关重要的作用。因此,利用凋亡相关基因的表达谱来探讨凋亡与AOD之间的关系可能为其预防和治疗提供新的见解。方法:GSE57691数据集的差异表达的凋亡相关基因来自分子特征数据库(Molecular Signature Database, MSigDB)和基因表达(Gene Expression Omnibus, GEO)数据库,通过基因本体(Gene Ontology, GO)分析、京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)、蛋白质互作网络(Protein-Protein Interaction Networks, PPI)分析GSE57691数据集的差异表达的凋亡相关基因。结果:基于GSE57691数据集,共选择了18个差异表达的凋亡相关基因。GO分析显示凋亡相关基因主要富集在胶质细胞发育及活化、生长因子受体结合等。KEGG分析表明凋亡相关基因主要富集在晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products, AGE)与糖基化终末产物受体(receptor for advanced glycation end products, RAGE)信号通路糖尿病并发症、辅助性T细胞17 (T helper cell 17, Th17)细胞分化等。IL1B、IL6、SOD1、PPP3R1、APP等的表达被认为是PPI调控网络的重点。结论:凋亡和凋亡相关基因可能在调节AOD的病理生理学方面发挥重要作用。

间质干细胞成骨过程中外泌体内miRNA-222-5p对肌腱细胞损伤的修复作用及其机制

目的:探讨间质干细胞成骨过程中外泌体转运的miRNA-222-5p对肌腱细胞损伤的修复作用及其机制。方法:收集、分离和鉴定间质干细胞外泌体。小鼠跟腱切断后1周安乐死后取其肌腱,分离培养肌腱细胞,得到肌腱细胞损伤模型(损伤组);将成骨分化过程中的间质干细胞与肌腱细胞共培养(共培养组);将miRNA-222-5p模拟物转染进间质干细胞,成骨分化过程中的间质干细胞与肌腱细胞共培养(miRNA-222-5p组)。通过克隆形成、Transwell观察间质干细胞分泌外泌体及外泌体转运的miRNA-222-5p对肌腱细胞损伤修复的能力;qPCR、Western-blot和荧光染色检测成软骨和成骨相关蛋白的相对mRNA和相对蛋白表达水平;通过Western-blot检测信号通路因子的表达。结果:电镜观察外泌体直径为40~100 nm,形态为典型的杯口状结构。外泌体标志蛋白热休克蛋白70、多配体聚糖结合蛋白1、肿瘤转移抑制因子9、肿瘤转移抑制因子63和肿瘤易感基因101的相对表达量分别为2.56±0.22、2.06±0.42、1.96±0.32、1.94±0.38、1.86±0.33,与正常对照组比较差异均有统计学意义(P<0.05)。克隆形成试验后细胞群落数量:损伤组(4.00±0.58)个、共培养组(7.25±0.48)个、miRNA-222-5p组(16.00±1.35)个,差异有统计学意义(F=46.550,P<0.001)。Transwell试验后细胞数量:损伤组(37±4)个、共培养组(78±3)个、miRNA-222-5p组(168±8)个,差异有统计学意义(F=454.100,P<0.001)。qPCR、Western-blot和荧光染色检测结果显示,与损伤组相比,共培养组细胞中Sry相关HMG盒9、Ⅱ型胶原纤维α1基因、蛋白聚糖、骨形态发生蛋白2、Runt相关转运因子2和骨桥蛋白的mRNA和蛋白质表达量增加;与共培养组相比,miRNA-222-5p组细胞mRNA和蛋白质表达量均增加(P<0.05)。Western-blot结果显示,与损伤组相比,共培养组核因子κB、细胞外调节蛋白激酶2、信号传导与转录激活因子3、信号传导与转录激活因子5和细胞信号转导分子2的表达水平升高;与共培养组相比,miRNA-222-5p组的表达升高(P<0.05)。结论:间质干细胞与跟腱细胞共培养可促进跟腱细胞成骨分化,同时间质干细胞来源的外泌体可通过转运miRNA-222-5p进一步促进跟腱细胞成骨分化。其机制可能与损伤肌腱中信号通路因子核因子κB、细胞外调节蛋白激酶2、信号传导与转录激活因子3、信号传导与转录激活因子5和细胞信号转导分子2的表达上调有关。