矽肺大鼠肺纤维化过程中差异基因的表达及关键信号转导通路的探讨

发布时间：2020-05-17 14:39

【摘要】：目的:从基因表达水平探讨矽肺发生的分子机制,以染矽尘大鼠为研究对象进行肺组织基因表达谱的比较分析,并初步对差异基因的表达、功能及关键的生物学信息转导通路进行探讨,以期从基因水平上揭示矽肺纤维化形成机制。 方法:采用随机数字表将80只大鼠分为2个实验组,即对照组、染矽尘组。每组均分为5个时间点为1、7、14、21、28d,各组每个时间点均随机分配8只大鼠。采用气管暴露法造模,以气管灌注生理盐水的大鼠作为对照组;气管灌注二氧化硅悬液1ml(50mg/ml)为染矽尘组。采用HE染色和天狼猩红染色法,分别观察矽结节和Ⅰ、Ⅲ型胶原。选用Illumina大鼠全基因表达芯片RatRef-12 Beadchip,经RNA扩增和标记、芯片杂交,并用BeadStation500激光共聚焦扫描系统进行扫描;用BeadStudio分析软件将扫描获取的荧光信号强度进行归一化处理,应用fold值选取矽肺纤维化差异表达基因。运用DAVID生物信息学分析软件对各时间点的差异基因进行统计学富集分析,采用Matlab, KEGG等生物信息学分析软件对动态变化差异基因的功能和生物学通路进行初步的研究,找出关键的生物学信号转导通路。 结果: HE染色结果和天狼猩红染色结果均显示大鼠矽肺模型是成功的;在大鼠全基因组表达芯片中检测结果:(1)染矽尘第1到14天,即大鼠矽肺的炎症阶段,DAVID分析结果得到差异基因共91个GO功能簇,KEGG pathway共有41条;(2)染矽尘第14到28天,即大鼠矽肺的纤维化阶段,DAVID分析结果得到差异基因共95个GO功能簇,KEGG pathway共有42条;(3)动态变化的差异基因共2694个,其中在各个时间点均表现上调的基因共290个,Matlab分析共得到90个GO功能簇,主要涉及:①细胞生命生化反应相关基因,包括细胞周期、细胞分化和增殖、细胞凋亡、细胞骨架、细胞信号转导、传递、氧化应激反应、DNA损伤应激反应、热休克蛋白等与毒性机制相关的基因;②与DNA、RNA和蛋白代谢,及与转录调节等生物过程相关的基因;③与氧化还原酶、氧化磷酸酶、水解酶、谷胱甘肽转移酶、蛋白激酶等分子功能相关基因;④以及细胞因子、趋化因子及免疫反应相关的基因等。KEGG pathway分析结果是共有141条信号转导通路参与矽肺纤维化的发生发展,其中48条较为显著(p0.01),尤为突出的是MAPK信号通路。 结论:本次实验结果获取了染矽尘肺组织的差异基因表达谱,从生物信息学角度群体分析了差异基因表达谱,将众多矽肺相关的基因涉及的主要信号转导通道进行了研究,结果发现这些通路之间存在着错综复杂的交织,共同调控着矽肺纤维化的发生发展。
【图文】：

17图 1 样本 RNA 扩增和标记的原理和程序e 1 Principle and Procedure of RNA Amplification and l芯片杂交 取 750 ng CRNA 样本加 RNase-free 水至 5μl，室温静置 取出基因表达杂交缓冲液（GEX-HYB）和基因表达湿

胶原只有少量增多；第 28 天（附图 2J），粗大的橘红与纤细的淡绿色胶原呈网状交织存在，不满整个视野颗粒。2 肺组织中提取的全基因组总 RNA 的质量从每组随机挑选 2 个组织，提取大鼠肺组织的全经琼脂糖凝胶电泳进行质量检测，结果如图 2 所示有清晰的 5S、18S、28S rRNA 条带，条带无弥散、拖尾的亮度是 18S rRNA 的亮度的 2 倍，，无明显降解。经光光度计测定，OD260 OD280 在 1.8～2.0 之间。表组总 RNA 提取质量合格，可以用于基因芯片杂交实1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
【学位授予单位】：华北煤炭医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：R563.9

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本文编号：2668713