基于转录组学和蛋白质组学的黄连素抗脑缺血关键转录因子分析

作     者：周瑞 高金环 郭非非 张毅 张晶晶 杨洪军 ZHOU Rui;GAO Jin-huan;GUO Fei-fei;ZHANG Yi;ZHANG Jing-jing;YANG Hong-jun

作者机构：中国中医科学院中药研究所北京100700 北京脑科学与类脑研究中心北京102206 

出 版 物：《中国实验方剂学杂志》 (Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae)

年 卷 期：2022年第28卷第1期

页      面：100-108页

核心收录：

学科分类：1006[医学-中西医结合] 1005[医学-中医学] 100501[医学-中医基础理论] 10[医学] 100602[医学-中西医结合临床] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2017YFC1702605) 国家自然科学基金项目(81974550)。 

主　　题：黄连素 脑缺血 RNA-Seq catTFREs 转录因子 炎症因子 大脑中动脉栓塞(MCAO)模型 

摘      要：目的:在确定黄连素保护脑缺血的基础上,采用转录组和蛋白质组测序的方法探究黄连素抗脑缺血的关键转录因子(TFs)。方法:采用线栓法制备大脑中动脉栓塞(MCAO)模型,并将其分为假手术组、模型组及黄连素低、高剂量组(37.5,75 mg·kg^(-1)·d^(-1)),连续灌胃7 d后处死大鼠,取脑组织。通过Longa评分法和脑梗死率测定进行药效学评价,采用酶联免疫吸附测定试验(ELISA)测定白细胞介素-1β(IL-1β),肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)的表达。采用RNASeq技术检测黄连素干预前后的差异表达基因(DEGs),使用DAVID 6.8对DEGs进行富集分析;通过catTFREs技术检测黄连素干预前后的差异TFs,使用DAVID 6.8和STRING 11.0进行富集分析和TFs关联分析;通过整合TFs活性及其下游靶基因的变化情况,识别关键TFs,并通过Cytoscape 3.7.1构建相关的调控网络。结果:与假手术组比较,模型组大鼠神经功能显著缺损(P0.01);与模型组比较,黄连素低、高剂量组均能显著减轻大鼠神经功能损伤(P0.01),并降低脑梗死率(P0.01)。转录组数据分析表明黄连素主要是通过影响细胞黏附、脑发育、神经元迁移、钙信号通路、环磷酸腺苷信号通路、炎症反应等生物学过程和信号通路参与脑缺血后的恢复过程。蛋白质组数据分析表明黄连素干预后的差异表达TFs主要通过调控细胞分化、免疫系统过程、细胞增殖等生物学过程干预脑缺血。此外,对TFs和DEGs的整合分析发现,转录因子CP2样1(TFCP2L1),核因子红细胞2相关因子1(NFE2L1),神经源性分化蛋白6(NeuroD6)和POU域类2转录因子1(POU2F1)4个TFs是黄连素介导的抗脑缺血再灌注损伤的关键TFs。结论:黄连素对脑缺血再灌注损伤具有明显的保护作用,其关键TFs有TFCP2L1,NFE2L1,NeuroD6和POU2F1。