基于转录组测序技术分析高压氧治疗脊髓损伤的机制

作     者：刘默 姚瑞璋 梁芳 杨晶 苏庆军 张静 南丁 刘雪华 Liu Mo;Yao Ruizhang;Liang Fang;Yang Jing;Su Qingjun;Zhang Jing;Nan Ding;Liu Xuehua

作者机构：首都医科大学附属北京朝阳医院高压氧科北京100020 首都医科大学附属北京朝阳医院骨科北京100020 

出 版 物：《中华航海医学与高气压医学杂志》 (Chinese Journal of Nautical Medicine and Hyperbaric Medicine)

年 卷 期：2025年第32卷第1期

页      面：10-18页

学科分类：1002[医学-临床医学] 100214[医学-肿瘤学] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(82101964) 

主　　题：脊髓损伤 高压氧 转录组测序 长链非编码RNA 

摘      要：目的通过转录组测序(RNA-seq)技术分析脊髓损伤(SCI)小鼠高压氧(HBO)治疗前后的基因表达差异,探讨HBO治疗减轻SCI、促进神经功能恢复的分子机制。方法将24只C57BL/6J雌鼠按照随机数字表法分为SCI组(n=12)和HBO治疗组(n=12),2组小鼠均采用改良Allien’s法制作SCI模型。HBO组小鼠于术后6 h开始HBO治疗;SCI组小鼠术后呼吸常压空气。于术后第1、3、5和7天进行Basso小鼠量表(BMS)评分,观察小鼠后肢运动功能的改变。在术后第7天分离小鼠脊髓组织,提取总RNA,进行RNA-seq及cDNA文库构建。比较SCI组与HBO组测序结果,按照q-value≤0.05,fold change≥2的标准筛选出差异表达mRNA与长链非编码RNA(LncRNA),进行基因本体(GO)和京都基因和基因数据库(KEGG)聚类分析。构建LncRNA-mRNA共表达网络,选取前10个LncRNA(以与LncRNA共表达的mRNA数量排序)进行实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证。结果术后第1天,2组小鼠BMS评分均为0分,术后第5、7天,HBO组小鼠BMS评分明显高于SCI组(P0.01或P0.001)。SCI组和HBO组按上述筛选标准共筛选出38个差异表达mRNA,其中上调基因37个,下调基因1个;差异表达LncRNA 129个,其中上调基因61个,下调基因68个。GO与KEGG富集分析发现,差异表达mRNA主要参与细胞的生命活性、发育、分化、应激反应和生物学调控过程,在维持DNA/RNA修饰酶活性等方面发挥生物学功能,主要富集在细胞DNA传感、NOD样受体、细胞因子与受体相互作用、FoxO以及抗原处理和呈递信号通路;差异表达LncRNA主要通过调节染色质修饰、转录和蛋白翻译后修饰等参与细胞发育、代谢和生物学调控过程,主要富集在氨基酸代谢、DNA复制、Notch信号转导以及细胞凋亡信号通路。独立样本qRT-PCR验证发现,10个LncRNA中6个差异表达LncRNA的qRT-PCR结果与转录测序分析结果一致。结论HBO治疗可能通过调节某些关键的mRNA和LncRNA表达而调控某些信号通路,进而减轻局部SCI,促进神经功能恢复。