二噁英和硫丹暴露与肝脏疾病的关联分析及生物标志物筛选

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuan002003
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肝脏疾病是一类由于多种因素诱发肝损伤而影响肝脏功能的疾病,其中肝细胞癌(HCC)和肝硬化(CL)是两种常见的肝脏疾病。二噁英(TCDD)和硫丹(ES)是两种典型的持久性有机污染物(POPs),具有潜在的致癌作用,但引起肝癌的分子机制及相关生物标志物仍尚未阐明。污染物很少以单一化合物的形式存在于环境中,而是以多种化学物质的混合物的形式存在。因此在评估污染物暴露对人类健康的影响时,考虑潜在混合物的影响是很重要的。本研究利用生物信息学方法开展了二噁英和硫丹暴露与肝脏疾病的关联分析及生物标志物筛选。首先,对肝脏疾病表达谱数据进行加权基因共表达网络分析(WGCNA)鉴定肝脏疾病的枢纽基因。结果得到7个与肝脏疾病密切相关的基因共表达模块,其中brown模块与4类肝脏疾病均相关且与HCC最相关,black模块与CL最相关,并识别了模块中的枢纽基因(Hub基因)及功能,结果表明识别的Hub基因可以作为相关肝脏疾病的潜在生物标志物。然后,开展了TCDD(25 nm)和α-ES(10μM)暴露与肝脏疾病的关联预测。利用Nextbio分析了TCDD和α-硫丹暴露的基因表达谱数据,预测结果发现TCDD和/或α-硫丹暴露与肝癌的相关性最高,TCDD与α-ES混合暴露比单独暴露引起肝癌的可能性大。对比肝脏疾病WGCNA的分析结果,筛选到TCDD和α-ES暴露引起HCC的核心基因(EXO1、PFKP、HK2)和引起CL的核心基因(CTGF、AHSG)。最后,开展了不同浓度硫丹(20μM、40μM、60μM)暴露与肝脏疾病的关联预测。利用Nextbio分析了硫丹暴露的基因表达谱数据,预测结果发现不同浓度硫丹暴露均与肝癌密切相关,且相关程度随着暴露浓度的增加而增加。结合肝脏疾病WGCNA的分析结果,筛选到不同浓度硫丹暴露引起HCC的核心基因(STMN1、HK2)和引起CL的核心基因(NR1H4、LDLR)。本研究构建了肝脏疾病的加权基因共表达网络,发现brown和black模块中的Hub基因可以分别作为HCC和CL的潜在生物标志物。揭示了二噁英和硫丹暴露与HCC和CL密切相关,并筛选到HCC和CL的核心基因。这些核心基因有望作为污染物暴露引起肝脏疾病的潜在生物标志物。本研究为在环境污染物-关键基因变化-肝脏疾病之间建立因果关系,筛选疾病生物标志物等提供理论基础和实验依据。
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