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基于生物信息学技术分析脑出血的 关键基因及实验验证
陈潘迪 董倩 汪浩 李甲 葛韬 冯宽 陈茂送 陈伟1
宁波大学附属李惠利医院神经外科
摘要:
目的 探讨脑出血发生进展过程中的关键基因及信号通路。 方法 从 GEO 数据库获取脑出血基因信息,并使用 R 语言进行分析。筛选出脑出血样本和正常样本的差异表达基因(DEGs),采用基因本体论(GO)富集分析和京都基因和基因组 数据库(KEGG)通路分析,并进行基因集富集分析(GSEA)和基因集变异分析(GSVA),构建蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络并 筛选出核心基因(Hub 基因)。构建脑出血大鼠模型,同时取脑出血组大鼠的出血区附近脑组织和对照组大鼠 0.9%氯化钠注射液 对照注射区附近的脑组织进行实验,对排名前 4 的 Hub 基因表达水平进行实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)验证。 结果 共筛选出 177 个 DEGs,其中 137 个表达上调,40 个表达下调,GO 富集分析显示最主要的生物学功能包括白细胞迁移、趋 化性、趋性、白细胞趋化性等,KEGG通路分析显示主要的通路包括细胞因子间受体互相作用、病毒蛋白与细胞因子及受体间相互 作用、疟疾、类风湿性关节炎、军团菌病等。GSEA 显示脑出血数据集的基因显著富集在白细胞介素(IL)-18 信号通路、转化生长 因子-β(TGF-β)受体信号通路、肿瘤蛋白 53(TP53)通路、Janus 激酶(Jak)-信号转导及转录激活因子(STAT)信号通路、丝裂原 活化蛋白激酶(MAPK)6和MAPK4信号通路、磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)-蛋白激酶B(AKT)信号通路等生物学相关功能和信号通 路。GSVA 显示活性氧物种途径、未折叠蛋白反应、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白 1(mTORC1)信号通路、IL-2/STAT5 信号通路、炎症 反应、凋亡、IL-6/Jak-STAT3 信号通路、TGF-β 信号通路等通路在脑出血中差异有统计学意义(均 P<0.05)。Hub 基因关联程度 从高到低依次为 IL-6、CCL2、IL-1β、CXCL8、CXCL1、CXCR4、ITGAM、TLR2、VCAM1、CD163。qRT-PCR 实验证实,与对照组大 鼠相比较,IL-6、CCL2、IL-1β、CXCL8 的 mRNA 表达水平在脑出血组大鼠出血区附近的脑组织中明显上调(均 P<0.05)。 结 论 脑出血发生发展中的关键基因为IL-6、CCL2、IL-1β、CXCL8,主要信号通路包括炎症反应、Jak-STAT信号通路、TGF-β信号 通路等。
关键词:  
DOI:10.12056/j.issn.1006-2785.2025.47.6.2024-1441
分类号:
基金项目:国家自然科学基金资助项目(82171366);浙江省医药卫生科技计划项目(2025KY1258);宁波市医学重点学科建设计划 项目(2022-F04)
Abstract:
Key words: