基于生物信息学对骨关节炎铁超载关键基因的筛选与验证

背景:铁超载是指体内铁积累过多的情况,可引起各种组织的病理改变。目前,对于骨关节炎中铁超载相关的分子机制和潜在基因靶点,仍有待进一步的研究和探索。目的:通过生物信息学手段分析骨关节炎铁超载关键基因,并利用动物实验加以验证,以期为铁超载角度防治骨关节炎提供新的思路。方法:使用GEO数据库和GeneCards数据库筛选出与骨关节炎相关的基因和铁超载相关的基因。然后,取两者的交集,得到骨关节炎和铁超载共同相关的基因集合。采用GO和KEGG富集分析筛选这些基因的功能和通路。为了进一步研究这些基因之间的相互作用,构建PPI网络,并利用Cytoscape软件的5种计算方法来识别骨关节炎铁超载的关键基因(Hub基因)。将12只雄性SD大鼠分为骨关节炎组与对照组(正常大鼠),每组6只,骨关节炎组大鼠采用改良Hulth方法建立膝骨关节炎模型,并使用PCR检测Hub基因在两组大鼠膝关节组织中的表达情况。结果与结论:①共获得51个骨关节炎铁超载基因,GO富集分析表明其主要参与细胞因子受体结合、趋化因子受体结合、细胞因子活性、生长因子受体结合及寡糖结合等过程;②KEGG富集分析表明骨关节炎铁超载基因主要参与肿瘤坏死因子信号通路、脂质和动脉粥样硬化等信号通路;③构建蛋白质-蛋白质相互作用网络,进一步分析获得细胞间黏附分子1(intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1)、肿瘤坏死因子配体超家族成员11(tumor necrosis factor superfamily member 11,TNFSF11)、骨髓瘤细胞癌基因(myelocytomatosis oncogene,MYC)、Janus激酶2(janus kinase 2,JAK2)及白细胞介素6,5个骨关节炎铁超载Hub基因,动物实验证实其在对照组与骨关节炎组大鼠膝关节组织中的表达有显著差异(P<0.05);④结果显示,ICAM-1,TNFSF11,MYC,JAK2及白细胞介素6可作为骨关节炎铁超载的关键基因,有望成为防治骨关节炎的新靶点。

环状RNA作为内源性竞争RNA参与调控骨性关节炎的发生

背景:骨性关节炎是导致老年人关节慢性疼痛和活动受限的主要原因。环状RNA作为内源性竞争RNA调节网络新兴的重要成员,在骨性关节炎的发生发展中起着重要作用。目的:对circRNA及其生物学功能和内源性竞争RNA进行概述,并着重综述环状RNA作为内源性竞争RNA在骨性关节炎的作用的研究进展。方法:检索中国知网、万方数据库、维普中文期刊数据库、PubMed数据库,以“骨关节炎,环状RNA,内源性竞争RNA”为中文检索词,以“osteoarthritis,circular RNA,competing endogenous RNA”为英文检索词进行检索,排除陈旧以及重复的观点,将检索到的文献进行整理,选取64篇文献进行综述。结果与结论:①环状RNA影响骨关节炎发生的作用机制主要是作为内源性竞争RNA结合微小RNA,从而调控其靶基因的表达水平,从而能够调控其所属细胞的相关增殖、凋亡和分化;②环状RNA作为内源性竞争RNA参与调控软骨细胞的增殖、凋亡与自噬;③环状RNA作为内源性竞争RNA参与调控软骨细胞细胞外基质的形成与降解;④环状RNA作为内源性竞争RNA参与调控软骨细胞炎症因子的产生;⑤环状RNA作为内源性竞争RNA参与调控滑膜细胞的凋亡及自身免疫反应等;⑥由于环状RNA具有高度稳定性和保守性的特点,因此对环状RNA介导的内源性竞争RNA调节网络的研究也将为骨性关节炎的基础研究开辟新的途径,能更加全面了解骨性关节炎的发病机制,环状RNA也有望成为骨性关节炎优质的早期诊断标志物和治疗靶点;⑦目前内源性竞争RNA调节网络仍处于验证阶段,随着生物信息学的高速发展,内源性竞争RNA调节网络还需进一步改进和补充。

内源性竞争RNA调控骨性关节炎的发生

背景:骨性关节炎是最常见的关节疾病之一,随着骨性关节炎的全球发病率和患病率不断上升,有效早期诊断和治疗骨性关节炎已成为一个紧迫的问题。目的:阐述长链非编码RNA、环状RNA和假基因的重要生物学功能以及它们作为内源性竞争RNA在骨性关节炎发病中的调控作用,以获得内源性竞争RNA参与骨性关节炎进展全面、深入和新的理解,为骨性关节炎的早期诊断和治疗提供新线索。方法:检索中国知网、PubMed、维普和万方数据库2022年前发表的文献,中文检索词为“骨性关节炎、内源性竞争RNA、长链非编码RNA、环状RNA、假基因”,英文检索词为“osteoarthritis,competing endogenous RNA,circular RNA,long non-coding RNAs,pseudogenes”。结果与结论:(1)具有相同微小RNA反应元件的非编码RNA,包括长链非编码RNA、环状RNA和假基因共同参与构建了以微小RNA为中心的内源性竞争RNA调控网络;(2)非编码RNA、环状RNA和假基因可作为内源性竞争RNA,通过“海绵”作用吸附微小RNA进而调控基因表达;(3)长链非编码RNA、环状RNA和假基因可作为内源性竞争RNA参与调控骨性关节炎软骨细胞的增殖、凋亡和自噬、细胞外基质的合成与降解以及炎症事件的发生;(4)内源性竞争RNA调控网络切实运用到临床上还面临诸多挑战和问题;(5)内源性竞争RNA作为骨性关节炎诊断标记物或治疗靶点的研究仍处于早期阶段,目前对内源性竞争RNA调节网络的研究主要还集中在单个内源性竞争RNA的鉴定和验证上,该网络有待进一步补充和完善;但随着先进技术的发展,内源性竞争RNA有望成为骨性关节炎疾病的早期诊断标记物和治疗靶点。