β-石竹烯诱导大鼠脑缺血再灌注损伤模型的差异表达基因( Differentially expressed genes induced by β-caryophyllene in a rat model of cerebral ischemia-reperfusion injury )

S Liu J Liu Y Wang L Deng Z Dong

实验研究表明，石竹烯(BCP)可改善大脑中动脉闭塞(MCAO)所致脑缺血再灌注损伤(CIRI)大鼠的神经功能缺损。然而，关于BCP在CIRI上的作用靶点的研究尚未完成。本研究采用mRNA测序的方法区分BCP对CIRI的各种治疗多靶点。RNA-seq分析鉴定出差异表达基因（DEGs）。CIRI诱导的上调基因（CIRI vs.Sham）和BCP诱导的下调基因（BCP vs CIRI）被鉴定。只有在所有样本中表达的DEGs才被鉴定出显著的DEGs。基因本体(GO)和京都基因和基因组百科全书(KEGG)途径分析有意义的DEG通过聚类剖析仪确定。用String工具分析蛋白质交互网络(PPI),用CytoHubBA鉴定Hub基因。构建了潜在Hub基因的转录因子(TF)调控网络。Western blot和ELISA检测hub基因和相关的炎症细胞因子。mRNA测序后,共筛选出411个DEGs序列（CIRI vs.Sham和CIRI vs.BCP）,其中Pax1、Cxcl3和Ccl20最显著地被BCP逆转。GO分析表明DEGs参与细胞外基质组织、白细胞迁移、血管生成调控、活性氧代谢等多种生物学过程；KEGG分析表明DEGs参与MAPK信号通路(rno04010)、细胞因子-细胞因子受体相互作用(rno04060)、JAK-STAT信号通路(rno04630)等多种信号通路。蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络由339个节点和1945个连接组成,其中TIMP1、MMP-9和STAT3等前10个Hub基因被cytoHubba鉴定。随后建立了一个TFS-miRNAs靶调控网络,涉及6个TFs,5个miRNAs和10个hub基因,包括BRD4-Rno-Let-7E-MMP9、BRD4-Rno-Let-7I-STAT3和HNF4A-Rno-Let-7B-TIMP1等多种调控模型。western blot显示BCP可抑制I/R后大鼠脑组织TIMP1、MMP-9和STAT3表达的增加。ELISA检测表明BCP对CIRI引起的炎性细胞因子有抑制作用，并具有抗氧化作用。总之，本研究表明BCP的干预能显著减轻神经功能缺损，改善脑缺血，共发现10个hub基因与BCP治疗CIRI密切相关。实验证实BCP可能通过降低MMP-9、TIMP-1、STAT3的表达而对CIRI具有神经保护作用。本研究从某种意义上揭示了MMP-9/TIMP-1信号通路可能参与了CIRI后的损伤，从而为脑卒中的治疗提供了新的思路和研究方法。

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