摘要目的:<br> 脊髓损伤 (Spinal Cord Injury) 是临床实践中常见的创伤。急性脊髓损伤主要表现为神经元凋亡、轴突脱髓鞘、轴突重塑和胶质瘢痕形成。近年来对于脊髓损伤修复的临床及病理生理学研究持续存在,但目前并没有很好的方法能够完全解决脊髓损伤带来的各种问题。本研究从基因芯片挖掘角度出发,挖掘脊髓损伤修复过程中表达水平明显变化的基因,并通过动物实验,验证其对于神经元,以及神经细胞的轴突影响,以探寻其在神经发育,神经损伤修复等方面的功能,从而为脊髓损伤修复寻求新的有效的解决方法。<br> 方法:<br> 1.在GEO数据库中搜索,筛选,下载脊髓损伤相关基因芯片数据集,选定了GSE5296和GSE47681两个数据集。<br> 2.对下载的数据进行处理整合,使用R 4.1.2版本进行数据基因探针名称转化,数据筛选,均一化处理,以P<0.05且|logFC|>1的筛选条件筛选出脊髓损伤后表达量明显变化的差异基因。<br> 3.用cytoscape v3.9.1版本,DAVID、Sangerbox 3.0等在线分析网站对筛选完成的差异基因进行PPI网络分析,关键基因分析,GO/KEGG富集分析,关键基因相互作用网络分析,以及时间聚类分析,确定下一步进行实验研究的差异基因。<br> 4.孕14天大鼠胚胎脊髓神经元培养,设立实验组和对照组,相关siRNA抑制研究基因,取神经细胞进行培养。<br> 5.进行免疫荧光测定,RNA的提取,RNA的逆转录,实时定量PCR实验,最后统计分析该基因在神经细胞轴突平均长度,各长度比例,神经元个数,神经细胞个数,神经元纯度,神经元分支数量等方面的影响。<br> 结果:<br> 1.GSE5296和GSE47681之间有412个重叠的差异基因,其中53个差异基因在脊髓损伤后表达上调,359个差异基因在脊髓损伤后表达下调。<br> 2.筛选出来的412个共有差异基因做PPI网络分析,从中找到了8个显著Module,最显著的Module中包含70个基因,其中有13个基因表达上调,57个基因表达下调。8个显著Module中表达量最高的基因关键基因中,有3个基因表达上调,有5个基因表达下调。<br> 3.412个共有的差异基因以及最显著Module的GO/KEGG富集分析表明,脊髓损伤后在离子结合,阴离子配位,酶结合方面活动尤为活跃,而在通路方面,破骨细胞分化和噬菌体为较常见通路。<br> 4.时间聚类分析表明,Gpnmb基因从脊髓损伤开始,至损伤7天,表达量梯度持续上升,而其他关键基因如Ctsc,Fnl等则变化不明显。<br> 5.实时定量PCR结果显示Gpnmb-siRNA能有效抑制Gpnmb的表达量。<br> 6.免疫荧光及数据统计表明抑制Gpnmb基因后脊髓神经元轴突在神经元轴突平均长度,各长度比例,神经元个数,神经细胞个数,神经元纯度,神经元分支数量方面均较未抑制的发育差。<br> 结论:<br> 1.脊髓损伤后在离子结合,阴离子配位,酶结合方面活动尤为活跃,而在通路方面,破骨细胞分化和噬菌体为较常见通路。<br> 2.Gpnmb基因与脊髓损伤修复明显相关,是脊髓损伤修复过程中的关键基因。<br> 3.抑制Gpnmb基因后脊髓神经元轴突发育较未抑制的差,提示Gpnmb是一个促进脊髓神经元存活和轴突生长的基因。
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