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文章解读 | 可以复制的表达谱研究案例!

来源:小博发布时间:2019-07-17

题目:Gene expression profiling analysis to investigate the role of remoteischemic postconditioning in ischemia-reperfusion injury in rats (BMC Genomics, IF=3.73)

 

客户单位:中国医学科学院阜外医院

 

云顶娱乐旧版本提供:

 

  • 基因芯片检测(Affymetrix Rat Gene 2.0 ST chip,即Gene 2.0系列)

  • 高通量生物信息分析(聚类分析、散点图、火山图、功能富集分析、KEGG信号通路富集分析、全局信号转导网络图等)

 

推荐语

血流恢复是心肌缺血损伤后挽救心肌的一种确切的治疗方法。 然而,缺血心肌的血流突然恢复会导致缺血再灌注损伤(IRI)。本实验通过大鼠心肌缺血再灌注模型,研究远距离缺血后处理(rPostC)的心肌保护作用。本实验设计三分组: 对照组,IRI组和IRI + RPostC组 ,Affymetrix Rat Gene 2.0 ST芯片检测在IRI和IRI + RPostC组之间鉴定出265个上调基因和267个下调基因。功能(GO)富集分析表明GTP酶活性,GTP结合,环核苷酸磷酸二酯酶活性和细胞因子活性等分子功能正向调节,可以有助于RPostC的心脏保护作用。通路(KEGG)富集分析表明TNF信号传导通路和Toll样受体信号传导通路发挥着潜在作用。全局信号转导网络分析和实时荧光定量PCR结果进一步确定了几个核心基因,包括Pdgfra,Stat1,Lifr和Stfa3,它们在IRI诱导心脏损伤中的潜在作用值得进一步研究。

研究结果

1. RPostC治疗对IRI大鼠心肌梗死面积的影响

为了深入了解远程缺血后处理(RPostC)在缺血/再灌注损伤(IRI)中的潜在分子机制,首先建立了心肌缺血再灌注的体内大鼠模型。 如图1a所示,将没有阻断前降支血管的大鼠作为对照;通过3次30s左股动脉(LFA)闭塞/ 30s再灌注构建IRI大鼠,然后对IRI大鼠进行RPostC治疗(将左前降支冠状动脉(LAD)闭塞45min)。

接下来进行组织学TTC染色,评估缺血/再灌注过程或RPostC治疗对心肌缺血再灌注损伤大鼠的影响。TTC染色用于测量心肌梗塞面积。如下图所示,IRI组的心肌梗塞面积与对照组相比增加(P <0.01)。 然而,当IRI大鼠进行RPostC治疗后,心肌梗塞面积增加减弱(图1b-c,P <0.01)。 这表明RPostC治疗显示出对大鼠缺血/再灌注损伤的心肌保护作用。


2. RPostC治疗对IRI大鼠模型心肌细胞凋亡水平的影响

Tunel实验表明,如下图所示,IRI组与对照组相比凋亡信号增强(P <0.01)。然而,与IRI组相比,检测到IRI + RPostC组的细胞凋亡水平降低(P <0.01)。 因此,IRI大鼠经RPostC治疗能够减弱IRI诱导的心肌细胞凋亡水平。


3. 表达谱芯片分检测及数据分析

为了研究RPostC处理的生物学作用的分子机制,使用上述三种大鼠模型进行了Affymetrix Rat Gene 2.0 ST表达谱芯片检测,与IRI组相比,在IRI + RPostC组中检测到265个上调基因和267个下调基因。为了进一步全面且直观地呈现两组之间的差异,对差异表达基因进行聚类图、散点图、火山图分析,其中红色表示上调基因,绿色表示下调基因。

 

4. GO和KEGG富集分析

通过GO富集分析发现了一组与上调基因相关的分子功能,如GTP酶活性,GTP结合,环核苷酸磷酸二酯酶活性,细胞因子活性, 细胞对干扰素-β等,这可能与缺血/再灌注损伤期间RPostC的心肌保护有关。 此外,还检测到下调基因相关的分子功能,如趋化因子活性,CCR趋化因子受体结合,整合素介导的细胞-细胞粘附等。通路富集分析发现TNF信号传导通路和Toll样受体信号传导通路可能参与RPostC的心脏保护作用。

功能富集分析柱状图

 

 

通路富集分析气泡图

5. 网络分析

为了进一步鉴定潜在的核心基因,这些基因在信号网络和RNA-RNA相互作用中是必不可少的。通过全局信号转导网络分析鉴定了总共202个核心基因,包括Plcb4,Pdgfra,Ccr111,Stat1和Jun。通络共表达网络分析鉴定了436个核心基因,包括Hba2,LOC501110,Spag9,Stfa3和Cflar。 然后,进一步通过维恩图获得64个共同基因 同时将将网络程度值限制为5,至此识别出包括LOC501110,Lifr和Gstm5在内的三个基因。


全局信号转导网络图

6. 实时荧光定量PCR验证

接下里,通过实时荧光定量PCR进一步验证差异表达的mRNA。 如图7所示,检测到包括Pdgfra,Stat1和Lifr在内的基因的上调,同时观察到Stfa3基因的下调,结果与芯片结果相吻合。


研究结论

为了研究远程缺血后处理的特定分子机制,设计三分组:对照组,IRI组和IRI + RPostC组,对三分组的大鼠样本进行表达谱芯片检测,得到差异基因,然后对差异基因进行GO和KEGG通路富集分析,发现与GTP酶活性,细胞因子活性,TNF和Toll样受体信号通路密切相关。同时,对差异基因进行全局信号转导网络和共表达网络分析,借助网络鉴定出核心基因,如Pdgfra,Stat1,Lifr和Stfa3。以上研究对发现相关的生物标志物,开发相关药物,并将药物靶向其相应的信号转导通路是有意义的。

 

PS: 文章中涉及的基因芯片检测和数据分析由本公司完成!

参考文献:Gene expression profiling analysis to investigate the role of remote ischemic postconditioning in ischemia-reperfusion injury in rats. BMC Genomics. 2019.


 


云顶娱乐旧版本(beijing Cnkingbio Biotechnology Co.LTD)是北方乃至全国最大的Affymetrix检测中心之一,公司以数据分析为特色,整合Affymetrix基因芯片、Illumina二代测序、个性化生物信息分析三项核心服务。立足生命科学,为临床与基础研究领域的科学工作者提供分子生物学高端技术服务。


 


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