基于转录组学分析不同肝损伤诱导因素对肝星状细胞的影响
Transcriptomics-based Analysis of the Effects of Different Liver Injury-inducing Factors on Hepatic Stellate Cells
摘要目的 探讨不同的肝纤维化刺激因子包括转化生长因子β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)、对乙酰氨基酚(acetaminophen,APAP)和脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)对肝星状细胞LX-2的影响及潜在作用机制.方法 实验分为未做任何处理的对照组和实验组TGF-β1组(50 ng·mL-1)、APAP组(20 mmol·L-1)和LPS组(100 ng·mL-1),药物处理时间均为24h,收集各组细胞样本.利用转录组测序从增殖、凋亡、炎症、纤维化等标志物的表达改变情况进行分析,并进行了 RT-PCR的实验验证.采用功能富集分析和蛋白互作网络探讨潜在作用机制.数据统计分析多组间比较采用单因素方差分析(One-way ANOVA),两两比较采用LSD-t检验.结果 TGF-β1可以有效地启动LX-2的活化过程,表达经典的纤维化标记基因肌动蛋白 α2(actin alpha 2,ACTA2)、Ⅰ 型胶原(collagen type Ⅰ alpha 1,COL1A1)和黏连蛋白(fibronectin,FNl);LPS可以激活ACTA2的表达,但是COL1A1和FN1这些肌成纤维细胞(myofibroblast,MFB)的细胞外基质(extracellular matrix,ECM)沉积相关基因反而下降;APAP不能引起ACTA2和COL1A1表达的激活,只能影响FN1 表达的增加(P<0.001).通过RT-PCR验证了测序数据的可靠性(P<0.05).通过功能富集分析发现TGF-β1和LPS可能通过PI3K-Akt信号通路、细胞因子-细胞因子受体相互作用信号通路参与炎症和肝纤维化的调控,TGF-β1还可能通过ECM受体相互作用和糖尿病并发症中的AGE-RAGE信号通路参与纤维化和糖代谢的过程,LPS可能通过肿瘤坏死因子信号通路、补体和凝血级联信号通路参与炎症反应的发生.而APAP则主要可能通过调控细胞的衰老、凋亡、癌症中的蛋白聚糖以及MAPK信号通路参与细胞增殖凋亡等代谢过程.通过蛋白互作网络分析分别找到了不同刺激条件下的关键调控基因并进行了实验验证.其中ITGB3、ITGAV和FN1 处于TGF-β1刺激下的核心位置;PIK3R1、FOS和CDC42处于APAP刺激下的核心位置;ITGAM、CXCL8、CCL2和IFIH1处于LPS刺激下的核心位置.结论 TGF-β1和LPS会引发一定程度的炎症反应,TGF-β1会伴随肝纤维化发生,而LPS则可能引起纤维化胶原降解,APAP可能导致LX-2的凋亡和坏死.基于不同刺激因子的模型选择对于疾病的机制研究、靶点发现和药物研发具有重要作用.
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