实验性自身免疫性心肌炎中长链非编码RNA表达库的构建及筛选

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第一部分 实验性自身免疫性心肌炎动态lncRNA-gene表达库的构建目的:通过建立小鼠实验性自身免疫性心肌炎模型,利用lncRNA基因芯片技术构建实验性自身免疫性心肌炎lncRNA-gene表达库。方法:选取6-8周雄性BALB/c小鼠作为研究对象,通过免疫心肌肌球蛋白重链建立EAM模型,所有小鼠被随机分成4组:正常对照组(EAM第0天)、EAM第14天组、EAM第21天组和EAM第62天组。测量并记录实验小鼠体重。在EAM模型小鼠第14天、21天和62天获取心脏,计算并记录心脏重量/体重比值(HW/BW)。使用苏木精-伊红染色法(HE染色)和Masson染色检测小鼠心肌组织炎症浸润和纤维化程度。lncRNA基因芯片技术检测EAM模型第14天、第21天和第62天心肌组织中异常表达的lncRNA和gene。结果:与正常对照组(EAM第0天)对比,EAM模型小鼠在第14天心肌组织出现炎症浸润;在第21天开始心肌组织炎症达到高峰,观察到心肌纤维化;第62天心肌组织出现显著的纤维化,心室扩大。在构建的EAM模型lncRNA-gene表达库中,差异表达的lncRNA和gene各有1191和2121条,差异表达的lncRNA和gene主要分布于1-19号染色体,并在性染色体X、Y中可见分布。lncRNA-gene表达库在第14天、21天和62天高表达排名前20的lncRNA分别是1、第14天:NONMMUT011100、NR_038116、NONMMUT009926、NR_045561、XR_105914、NONMMUT072700、NONMMUT016470、ENSMUST00000120641、NONMMUT052111、NONMMUT062616、NONMMUT003874、ENSMUST00000131638、ENSMUST00000156603、uc029tti.1、uc029tto.1、uc029ttw.1、uc029tup.1、NONMMUT015496、NONMMUT034142、NONMMUT037710、NONMMUT063122、NONMMUT002947;2、第21天:XR_105914、NONMMUT074550、ENSMUST00000120641、NR_045561、XR_141484、ENSMUST00000156603、NONMMUT072700、NONMMUT001509、NONMMUT071550、XR_140674、NONMMUT000091、NONMMUT015496、NONMMUT036082、NR_104383、NONMMUT048938、OTTMUST00000044377、KnowTID00002271、NONMMUT055574、ENSMUST00000122415、NONMMUT062616;第62天:NONMMUT036082、KnowTID00002271、NONMMUT048938、NONMMUT003003、NR_028478、NONMMUT003096、KnowTID00006493、NONMMUT028345、ENSMUST00000083883、KnowTID00006395、NR_002842、KnowTID00003470、NONMMUT022746、NONMMUT062809、NONMMUT048006、uc029xia.1、uc029xmk.1、uc029roz.1、ENSMUST00000083102、NONMMUT068517。结论:通过构建EAM模型模拟心肌炎急性期和慢性期,我们构建了EAM模型lncRNA-gene表达库,发现了异常表达的lncRNA和gene,为进一步分析异常表达的lncRNA的功能奠定基础。第二部分 lncRNA-gene表达库中差异lncRNA的筛选及生物信息学分析目的:通过分析前部分实验构建的EAM模型lncRNA-gene表达库,获取有功能的lncRNA和对应的基因。方法:构建EAM模型,获取第14天、第21天和62天小鼠心肌组织。通过lncRNA-gene共表达分析寻找lncRNA共表达的差异基因。通过基因表达时间趋势显著性分析寻找表达库中有相同表达趋势的lncRNA和gene。通过基因功能的显著性分析研究lncRNA的潜在功能。通过Pathway的显著性分析研究lncRNA参与的信号通路。通过实时荧光定量PCR验证lncRNA的表达。结果:我们筛选了在EAM模型第14天、21天和62天均高表达且排名前5的lncRNA:NR045561、ENSMUST00000120641、NONMMUT062616、NONMMUT015496、NR104383,并通过实时荧光定量PCR验证了这5条lncRNA在心肌组织中的表达。共表达分析发现lncRNA NONMMUT062616没有对应的共表达基因,lncRNA NR_045561有55个共表达的基因,lncRNA ENSMUST00000120641有49个共表达基因,lncRNA NONMMUT015496有11个共表达基因,lncRNA NR_104383有82个共表达的基因。基因表达趋势显著性分析发现这lncRNA NR045561、ENSMUST00000120641、NONMMUT015496、NR104383和对应共表达的基因均落在时间趋势21(表达先上调然后进入平台期,持续一段时间后下调,这与EAM模型急性期向慢性期进展的炎症变化相同)。GO分析和Pathway分析发现lncRNA NR045561、ENSMUST00000120641、NONMMUT015496、NR104383参与了炎症相关的信号通路,lncRNA NR_045561主要参与中性粒细胞的趋化与激活,lncRNA ENSMUST00000120641主要参与单核/巨噬细胞的趋化和心肌成纤维细胞激活,lncRNA NONMMUT015496主要参与T细胞的趋化,管理血管内皮细胞生长因子的产生,而lncRNA NR_104383则主要参与T细胞的趋化、杀伤性毒性T细胞的分化以及B细胞的激活。结论:EAM模型lncRNA-gene表达库中,lncRNA NR045561、ENSMUST00000120641、NONMMUT062616、NONMMUT015496、NR104383高表达,功能分析发现lncRNA NR045561、ENSMUST00000120641、NONMMUT015496、NR104383均参与炎症反应中的炎性细胞的激活和趋化。第三部分 lncRNA ENSMUST00000120641在实验性自身免疫性心肌炎中潜在机制的研究目的:探究lncRNA ENSMUST00000120641在实验性自身免疫性心肌炎中潜在机制。方法:构建EAM模型,获取第21天小鼠心肌组织。通过实时荧光定量PCR检测lncRNA ENSMUST00000120641、Ccr2和Timp1的表达。分离心脏、脾脏和外周血的单个核细胞,通过实时荧光定量PCR检测lncRNA ENSMUST00000120641和Ccr2的表达。通过Western blot检测心肌组织中Ccr2和Timp1的表达。通过FISH检测lncRNA ENSMUST00000120641在心肌组织中的表达及亚细胞定位。通过PROMO数据库分析Ccr2和Timp1的转录因子。通过RIPSeq数据库分析lncRNA ENSMUST00000120641与Ccr2和Timp1的转录因子的结合关系。结果:EAM模型小鼠在第21天出现心室腔扩大,射血分数减低,心功能下降。lncRNA ENSMUST00000120641在心肌组织中高表达,并且主要分布于细胞核。lncRNA ENSMUST00000120641和Ccr2同样在心脏、脾脏和外周血单个核细胞中高表达。Ccr2和Timp1在mRNA和蛋白质层面均在心肌组织中有表达。PROMO数据库发现Ccr2有11个密切相关的转录因子:C/EBPbeta、YY1、c-Jun、HOXAS、c-Fos、C/EBPalpha、MyoD、NF-KappaB、HES-1、JunD、NF-AT4;Timp1有10个密切相关的转录因子:C/EBPbeta、c-Fos、NF-1、HOXAS、HES-1、AP-1、JunD、c-Jun、MyoD、C/EBPbeta。通过分析lncRNA ENSMUST00000120641与这些转录因子间的结合关系,发现lncRNA ENSMUST00000120641与Ccr2预测的转录因子NF-KappaB结合关系密切,与Timp1预测的转录因子NF-1结合关系密切。结论:lncRNA ENSMUST00000120641可能通过1、与NFkappa B(NFKB1)结合调控Ccr2的表达,发挥影响EAM模型中单核/巨噬细胞趋化的作用;2、通过与NF-1的结合调控Timp1的表达,发挥影响EAM模型心肌纤维化的作用。
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