利用多维度的生物信息学方法分析预电刺激小脑顶核后脑缺血的转录组数据

来源 :广西医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zgys200901
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电刺激小脑顶核(FNS)作为一种在脑损伤后促进神经功能恢复的实验性方法,已被证明可以明显减少缺血后脑组织的梗死体积。我们前期的实验研究也证实了FNS可以减少脑缺血后梗死面积约40%。但是,这种具有保护作用的分子的机制我们了解甚少。由于电刺激可以激发起对神经保护作用的潜在优势,因此我们对大鼠进行预先电刺激小脑顶核1h,再建立局灶性脑缺血/再灌注(I/R)模型,分别行再灌注3h、6h、12h、24h、72h这5个时间段。然后进行转录组测序,用生物信息学方法对数据进行可视化分析,以探析FNS如何在缺血性脑损伤后诱导广泛的转录组变化来发挥神经保护作用。方法:我们对大鼠进行预先电刺激小脑顶核1h,再建立局灶性脑缺血/再灌注(I/R)模型,分别行再灌注3h、6h、12h、24h、72h这5个时间段。然后进行转录组测序,获取5个时间段的miRNA表达谱,进行生物信息学分析,探索由FNS介导的miRNA对上游和下游的调控关系。结果:在miRNA上游的转录因子分析中,我们发现UBTF是富集最高的转录因子,并且它在神经系统表达最高。下游的通路分析显示主要富集于神经元系统以及神经递质周期的通路,同时Dlg4作为核心基因,在小脑区域的甲基化程度最低,11、15号等染色体DNA序列影响了其表型,且Dlg4基因主要发挥对释放神经递质的突触囊泡的调控作用。结论:FNS受到各种细胞因子和细胞间信号网络的密切调节,通过miRNA及所对应的上游UBTF转录因子和下游的Dlg4核心基因等途径,调控突触囊泡中神经递质的释放,从而激发大脑自我保护降低损伤的内在能力。我们的研究是首次探索缺血性脑损伤的脑组织的转录组如何响应FNS,以及FNS如何以保护神经元免受缺血损害的甲基化修饰方式响应这些机制。这些功能途径及基因甲基化修饰方式为理解FNS介导的神经内源性保护的机制提供了新的线索。
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