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大鼠肝再生与急性肝衰竭发生的基因转录谱相关性及其意义研究

作　者: 王撒
导　师: 徐存拴
学　校: 河南师范大学
专　业: 细胞生物学
关键词: 大鼠肝再生大鼠急性肝衰竭 JNK、ERK1/2信号通路 Rat Genome 230 2.0芯片基因转录谱生理活动
分类号: Q418
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

肝脏有重要的生理功能和很强的再生能力。急性肝功能衰竭(acute hepatic failure, AHF)是各种有害因素引起的肝脏细胞在短时间内大量坏死或肝功能严重受损的肝病。为了解AHF发生的基因组学基础及其与大鼠肝再生(liver regeneration,LR)发生的相关性,并从基因转录水平了解JNK和ERK1/2信号通路相关基因在大鼠肝再生和大鼠急性肝衰竭中的作用异同。本文用大鼠全基因组基因表达谱芯片Rat Genome 230 2.0分别检测了大鼠AHF和大鼠LR发生中肝脏细胞的基因表达谱,并用RT-PCR确证了芯片检测结果可靠性。结果表明,AHF发生中1022个基因和LR中948个基因发生了有意义表达变化,其中,396个基因为两者共有,626个基因为AHF特有,552个基因为LR特有。在AHF建模3、6、12、24、48、72h有意义表达的基因数分别为131、302、350、539、349、177,总有意义表达上调、下调和上下调的基因数分别为634、382和6。用生物信息学和系统生物学等方法分析基因表达谱预示的生理活动表明,AHF发生涉及刺激、炎症、免疫等反应、信号转导、基因转录、物质运输、糖类、脂类、蛋白质、氨基酸、核酸、有机酸、毒物等代谢、氧化还原反应、内环境稳定、细胞增殖、生长、分化、发育、建成、凋亡、迁移、粘附等23种生理活动变化。其中,基因转录、糖类、脂类等代谢、内环境稳定、细胞增殖、生长、建成、迁移等8种生理活动增强。信号转导、核酸、有机酸、毒物等代谢、氧化还原、细胞粘附等6种生理活动减弱。炎症反应、细胞分化、发育等生理活动在AHF发生前期增强,后期减弱。H-clustering分析表明,AHF和LR的生理活动未显示时间上的相关性。K-means聚类分析显示,AHF和LR的C1组基因表达趋势非常相似,C2组相反,C3、C4和C5组相似,但后者变化更为丰富。GO分类和功能富集分析发现,在AHF和LR发生中,创伤、炎症和免疫等反应、细胞粘附、迁移等活动增强,而物质和能量等代谢活动减弱。而AHF的炎症反应、对各种刺激反应、调节细胞凋亡等活动强于LR,离子内稳态、对激素的反应、调控细胞分裂和增殖的作用等弱于LR。另外发现,JNK信号通路涉及302个基因和42条途径,Rat Genome 230 2.0芯片含上述基因中的240个基因,其中,57个基因发生有意义表达变化,涉及LR的52个基因,AHF的20个基因,两者共有的15个基因。用谱函数(Et)计算基因的协同作用表明,LR与AHF相比,在LR 6-12h的途径1和16及在LR 72h的途径1-17促进细胞增殖作用强于对照。在AHF 6h的途径1-17促进细胞增殖作用和途径34-35抑制细胞增殖作用弱于对照。另外,在LR 6、12和72h及AHF 12和24h途径22-32促进细胞凋亡作用均比对照显著增强。同时,尚未发现途径18-21等参与LR和AHF发生。ERK1/2信号通路涉及165个基因和14条途径,Rat Genome 230 2.0芯片含上述基因中的161个基因,其中,46个基因发生有意义表达变化,涉及LR的36个基因,AHF的24个基因,两者共有的14个基因。用谱函数计算基因的协同作用表明,LR与AHF相比,在AHF 6h,途径4促进细胞增殖作用弱于对照。在LR 12h,途径2、8、9促进细胞增殖和途径11抑制细胞增殖作用强于对照,而在AHF 12h,途径11抑制细胞增殖作用强于对照。在LR 24h,途径13抑制细胞增殖作用弱于对照。在AHF 72h,途径2和6促进细胞增殖作用强于对照。同时,尚未发现途径1、3-5、7、10、12和14参与LR和AHF发生。结论:大鼠AHF发生与1022种基因和23种生理活动密切相关,AHF与LR的基因表达变化和生理活动有共同方面,也有差异之处,JNK、ERK1/2信号通路分别有38条、7条途径调控大鼠肝再生和大鼠急性肝衰竭发生中的细胞增殖和凋亡。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
缩略语表  11-12
第一章文献综述  12-20
  1 急性肝功能衰竭发生及CCl_4 诱导的大鼠急性肝功能衰竭模型  12-13
  2 肝再生及大鼠2/3 肝切除模型  13
  3 肝再生与急性肝功能衰竭发生  13
  4 JNK 信号通路与肝再生和急性肝衰竭发生  13-14
  5 ERK1/2 信号通路与肝再生和急性肝衰竭发生  14
  6 本论文研究目的和意义  14-15
    6.1 研究目的  14
    6.2 研究意义  14-15
    6.3 研究方案  15
  参考文献  15-20
第二章大鼠急性肝功能衰竭发生中基因表达变化分析  20-39
  摘要  20
  1 引言  20-21
  2 材料与方法  21-23
    2.1 大鼠急性肝衰竭模型制备  21
    2.2 大鼠急性肝功能衰竭的组织病理学检测  21
    2.3 Rat Genome 230 2.0 芯片检测  21-22
    2.4 大鼠急性肝衰竭相关基因的确认  22
    2.5 实时定量PCR  22-23
    2.6 基因的协同作用分析  23
  3 结果  23-32
    3.1 大鼠急性肝衰竭发生中肝组织病理学分析  23-24
    3.2 荧光定量PCR 检测结果与芯片检测结果的比较  24-25
    3.3 大鼠急性肝衰竭发生中肝脏细胞的基因表达谱  25-31
    3.4 大鼠急性肝功能衰竭发生中肝脏细胞基因表达谱预示的生理活动  31-32
  4 讨论  32-34
  参考文献  34-39
第三章大鼠急性肝功能衰竭与肝再生的基因转录谱比较分析  39-51
  摘要  39
  1 引言  39-40
  2 材料与方法  40
    2.1 大鼠再生肝模型和大鼠急性肝衰竭模型制备及其相关基因的确认  40
    2.2 基因表达谱的功能聚类分析  40
  3 结果  40-45
    3.1 大鼠急性肝功能衰竭与肝再生的基因表达谱比较  40-41
    3.2 大鼠急性肝功能衰竭与肝再生的基因表达模式比较  41-44
    3.3 大鼠急性肝功能衰竭与肝再生的基因表达模式及功能聚类  44-45
  4 讨论  45-47
  参考文献  47-51
第四章 JNK 信号通路在大鼠肝再生和大鼠急性肝衰竭发生中作用研究  51-61
  摘要  51
  1 引言  51-52
  2 材料与方法  52-53
    2.1 大鼠2/3 肝切除模型和大鼠急性肝衰竭模型制备及其相关基因确认  52
    2.2 大鼠肝脏细胞JNK 信号通路相关基因确认  52-53
  3 结果  53-57
    3.1 大鼠肝再生和大鼠急性肝衰竭发生中JNK 信号通路相关基因表达谱  53-55
    3.2 大鼠肝再生和大鼠急性肝衰竭发生中JNK 信号通路相关基因表达谱预示的细胞增殖和凋亡活动  55-57
  4 讨论  57-58
  参考文献  58-61
第五章 ERK1/2 信号通路在大鼠肝再生和大鼠急性肝衰竭发生中作用研究  61-69
  摘要  61
  1 引言  61-63
  2 材料与方法  63
    2.1 大鼠2/3 肝切除模型和大鼠急性肝衰竭模型制备及其相关基因确认  63
    2.2 大鼠肝脏细胞ERK1/2 信号通路相关基因确认  63
  3 结果  63-65
    3.1 大鼠肝再生和大鼠急性肝衰竭发生中ERK1/2 信号通路相关基因表达谱  63-65
    3.2 大鼠肝再生和大鼠急性肝衰竭发生中ERK1预示的细胞增殖和凋亡活动  65
  4 讨论  65-67
  参考文献  67-69
总结与结论  69-70
致谢  70-71
攻读硕士学位期间参加的科研项目和已发表及待发表论文  71-72

大鼠肝再生与急性肝衰竭发生的基因转录谱相关性及其意义研究

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