热性惊厥敏感鼠与耐受鼠的建立及其海马差异表达基因的筛选研究

发布时间：2018-06-03 00:48

  本文选题：热性惊厥 + 基因芯片　； 参考：《武汉大学》2013年博士论文

【摘要】：目的：热性惊厥(Febrile seizures, FS)是一种发生在婴幼儿和儿童时期常见的中枢神经系统异常综合症。研究表明FS是一种多因素(离子通道、炎性介质诱导等)调控的疾病。到目前为止,FS确切的发病机制尚不明确。本研究的主要目的是通过建立新的FS动物模型,采用高通量基因组学技术,筛选新的FS遗传易感基因,对于阐释FS的发病机制以及揭示其与癫痫的内在联系具有重要意义。 方法： (1)选取SPF级野生型21日龄SD大鼠,通过经典的FS热水浴模型,并结合人工定向选择繁殖培育的筛选方法,建立一种新的FS动物遗传模型。 (2)选取两种不同表型的FS模型鼠,分别通过热水浴诱导惊厥和海人藻酸(Kainic acid, KA)诱导癫痫两种不同的实验方法,记录两种不同表型的FS模型鼠脑电图(EEG)变化并分析两者之间的基础大脑兴奋性的改变。 (3)选取F3代两种不同表型的FS模型鼠的海马组织各3只,采用大鼠全基因组表达谱芯片技术筛选两组之间的差异表达基因(P0.05,FC1.5),并利用数据库检索和功能注释等生物信息学方法对表达谱芯片数据进行深入挖掘和分析,以此来筛选差异基因功能分类(Gene ontology, GO)和信号通路(Pathway)等信息。选取10个差异表达基因,采用实时定量PCR的方法对基因芯片数据的可靠性进行验证。 (4)选取SPF级野生型21日龄雄性SD大鼠,通过侧脑室分别注射Dipeptidyl Peptidase4(DPP4)抑制剂和生理盐水并结合热水浴诱导惊厥的方法,观察并记录各组大鼠脑电(EEG)发作情况。通过重亚硫酸盐修饰(BSP)测序方法检测FS敏感鼠和耐受鼠海马组织二肽基肽酶Ⅳ(dipeptidyl peptidase-4, DPP4)基因序列甲基化水平的改变。 结果： (1)筛选获得两种不同表型的FS模型鼠,包括FS敏感鼠(低惊厥阈值)和FS耐受鼠(高惊厥闽值)。经过43℃热水浴处理后,FS敏感组大鼠的发病率随着传代次数的增加而逐渐的增加。经过45℃热水浴处理后,FS耐受组大鼠的发病率随着传代次数的增加而逐渐地降低。 (2)热水浴诱导惊厥和KA诱导癫痫实验结果显示,FS敏感组大鼠比耐受组大鼠表现出更强的惊厥发作现象,表明两种不同表型FS模型鼠的大脑基础兴奋性存在显著差异。 (3)通过对两种不同表型的FS模型鼠的表达谱芯片数据分析获得了1140个差异表达基因,其中包括602个上调基因,538个下调基因,并获得了差异显著的GO功能分类、信号通路(Pathway)。差异表达基因涉及到各种GO功能分类和pathway,其中主要功能分类包括cAMP生物合成途径、神经递质分泌、突触传递负向调控、慢性炎症,神经受体配体相互作用。主要pathway包括类固醇激素生物合成pathway、PPAR pathway、神经活性的配体-受体相互作用pathway、药物代谢细胞色素P450pathway,花生四烯酸代谢pathway等。 (4)通过对表达差异基因进行深入的生物信息学分析得出差异基因间相互作用网络关系图,并对所有差异表达基因(p0.05,FC1.5)进行共表达网络的分析,筛选出38个差异表达基因存在较强的共表达关系。同时,选取10个差异表达基因,通过实时定量PCR的方法进行验证,得出的表达差异倍数与基因芯片的结果一致,表明基因芯片数据的可靠性。 (5)动物药理学实验证明DPP4抑制剂一磷酸西他列汀可有效抑制FS的发作,DPP4基因序列甲基化分析结果显示FS敏感组大鼠海马DPP4基因甲基化水平显著低于FS耐受组大鼠。 结论：两种不同表型FS模型鼠的建立提示表观遗传机制可能参与FS疾病的发生发展；大鼠海马全基因组表达谱芯片分析结果提示免疫炎症、离子通道、代谢等多种因素可能在FS发生发展中起到非常重要作用,为研究FS的发病机制提供了新方向和新靶点；DPP4抑制剂可有效抑制FS的发作,DPP4基因序列甲基化分析结果提示FS过程中DPP4基因表达可能受到DNA甲基化等表观遗传修饰的调控,提示DPP4可作为FS的候选易感基因值得进一步研究；
[Abstract]:Objective : The febrile convulsion ( FS ) is a kind of abnormal syndrome of central nervous system which occurs in infants and children . The study shows that FS is a kind of disease with multiple factors ( ion channel , inflammatory mediator induction , etc . ) . So far , the exact pathogenesis of FS is unclear . The main aim of this study is to screen the new FS genetic susceptibility gene by establishing a new FS animal model . It is of great significance to explain the pathogenesis of FS and reveal its relationship with epilepsy .

Method :

( 1 ) A new type of FS animal genetic model was established by selecting SPF - class wild - type 21 - day - old SD rats by classical FS hot water bath model and combining with the screening method of artificial directional selective breeding .

( 2 ) Two different types of FS model mice were selected to induce seizures and kainic acid ( KA ) induced epilepsy by hot water bath .

( 3 ) The expression gene ( P0.05 , FC1 . 5 ) was selected from three different types of FS model mice with different phenotypes , and the data of gene chip data was analyzed by means of bioinformatics including database search and functional annotation . Ten differentially expressed genes were selected , and the reliability of gene chip data was verified by real - time quantitative PCR .

( 4 ) Male Sprague - Dawley rats with SPF grade wild type 21 days were selected to observe and record the changes of the methylation level of dipeptidylpeptidase 鈪，

本文编号：1970820