缺血性脑卒中风痰瘀阻证环状RNA表达谱研究

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目的:环状RNA(Circular RNA,CircRNA)是一种非编码RNA。它是一个封闭环状结构,不具备有5’末端帽子和3’末端poly(A)尾巴,不易被核酸外切酶RNaseR降解,结构比线性RNA更稳定,具备作为疾病诊断的生物标志物的潜质。研究发现circRNA参与小鼠大脑缺血灌注损伤的病理过程,但是,circRNA对缺血性脑卒中(Ischemic stroke,IS)证候发生在临床水平的研究还未见报道。本研究旨在从临床水平探索影响缺血性脑卒中风痰瘀阻证发生的circRNA,为从非编码RNA层面揭示中医“证”的客观基础提供分子生物学依据。方法:本研究纳入了20名缺血性脑卒中风痰瘀阻证患者和20名健康对照。所有研究对象均来自中国汉族。本研究采用人外周血circRNA表达谱微阵列芯片(Human Circular RNA Array V2.0)检测对5名缺血性脑卒中风痰瘀阻证患者和5名健康对照进行circRNA表达水平检测和分析。然后,在20名缺血性脑卒中风痰瘀阻证患者和20名健康对照中,采用实时荧光定量PCR(Quantitative real time polymerase chain reaction,qRT-PCR)对circRNA表达谱微阵列芯片筛选出的4个差异表达的circRNA进行进一步验证。采用生物信息学分析鉴别出circRNA相对应的微小RNA(microRNA,miRNA)以及miRNA相对应的m RNA,构建circRNA-miRNA-mRNA网络和circRNA-mRNA共表达网络。并预测出miRNA调控的信号通路。结果:1.circRNA芯片一共检测出9241个环状RNA,其中差异表达的circRNA有288个(P<0.050且FC≥1.5),包括102个上调的circRNA和186个下调的circRNA。在这些差异表达的circRNA中,FDR小于0.05的circRNA有21个,其中包括14个上调的circRNA,7个下调的circRNA。2.在288个差异表达的circRNA中,其中差异表达的上调的circRNA主要定位在12号染色体(7.84%)、1号染色体(6.86%)、3号染色体(6.86%)、9号染色体(6.86%)和16号染色体(6.86%)。而差异表达的下调的circ RNA主要地位在2号染色体(10.29%)、17号染色体(9.71%)、1号染色体(7.73%)和14号染色体(6.84%)。在102个上调的circ RNA中,93(91%)个circRNA来源于外显子,6(6%)个circRNA来源于正义重叠区,2(2%)个circRNA来源于内含子,1(1%)circRNA来源于反义链。在186个下调的circRNA中,174(94%)个circRNA来源于外显子,8(4%)个circRNA来自于内含子,4(2%)个circRNA来源于正义重叠区。3.在20名缺血性脑卒中风痰瘀阻证患者和20名健康对照中,hsacircRNA102687(P=0.003),hsacircRNA104600(P=0.017)和hsacircRNA105035(P<0.001)的表达水平存在显著差异。缺血性脑卒中风痰瘀阻证患者的hsacircRNA102687,hsacircRNA104600,hsacircRNA105035的表达水平均比健康对照的表达水平高。而hsacircRNA406494的表达水平在缺血性脑卒中风痰瘀阻证患者和健康对照中没有发现明显差异(P>0.05)。4.hsacircRNA105035的受试者工作特征曲线下面积(Area Under Curve,AUC)比其他两个差异表达的circ RNA的AUC大(AUC=0.83,95%CI:0.69-0.96),has-circRNA102687的AUC为0.79(95%CI:0.61-0.91),hsacircRNA104600的AUC为0.75(95%CI:0.60-0.91)。5.本研究经鉴别出21个FDR小于0.05的差异表达circRNA相对应105个miRNA,并对这3个circRNA,15个miRNA和277个mRNA构建circRNA-miRNA-mRNA网络。本研究还发现circRNA-miRNA-mRNA网络中的15个miRNA调控约119个信号通路,其中一些信号通路与中风发生密切相关,例如:TGF-beta信号通路、Wnt信号通路、PI3K–Akt信号通路和ErbB信号通路。6.本研究经鉴别出与102个表达上调的circRNA共表达的编码基因有972个(PCC≥0.90且P<0.05)。并对3个经验证的差异表达circRNA构建circRNA-mRNA共表达网络。结论:1.本研究挖掘出缺血性脑卒中风痰瘀阻证的circRNA表达谱和差异表达circRNA。2.本研究发现circRNA来源于基因的不同区域并广泛分布所有染色体,丰富了对circRNA特性的认识。3.本研究对hsacircRNA102687,hsacircRNA104600,hsacircRNA105035构建了circRNA-miRNA-mRNA网络和circ RNA-mRNA共表达网络,发现hsacirc RNA102687,hsacircRNA104600,hsacircRNA105035可能通过TGF-beta信号通路、Wnt信号通路、PI3K–Akt信号通路和ErbB信号通路等通路影响缺血性脑卒中风痰瘀阻证的发生,为进一步研究中风中医证候机制研究提供基础数据。4.hsacircRNA102687,hsacircRNA104600,hsacircRNA105035可能作为缺血性脑卒中风痰瘀阻证的临床诊断生物标志物。
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