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背景及目的:手足口病(hand-foot-mouth disease;HFMD)于1957年首次在新西兰被发现;是一种以一般临床特征命名的传染病。它主要在亚太地区流行;已成为妨碍全球公共卫生安全的迫切问题。HFMD多感染 5 岁以内儿童;常引起轻微临床症状;但有些患儿可出现四肢抖动、惊厥、脑疝、脑干脑炎、肺出血、神经源性肺水肿、循环障碍等并发症;这类病例统称为重症HFMD。而肠道病毒71型(enterovirus 71;EV71)是导致重症HFMD的主要病原。根据脏器受累程度;重症HFMD可分为重型与危重型。其中重型HFMD大部分经治疗后1周左右痊愈;少数可表现为危重型;致死致残率极高;是危害儿童生命健康的头号杀手。因此;早期识别EV71型重症HFMD;尤其是危重型;对改善其治疗结局尤为重要。 随着基因组学研究的不断深入;不能编码蛋白的基因逐渐受到重视;而其中序列长度超过200nt的非编码RNA(long noncoding RNA; LncRNA)被发现参与人类疾病的发生过程。研究揭示;LncRNA可以影响启动子转录、介导染色质重构、调节蛋白活性、调控RNA剪切、翻译等过程;与冠心病、糖尿病、抑郁症、乳腺癌等发病机制密切相关。虽然 LncRNA 在感染性疾病中的研究尚不多见;但也可以通过检测LncRNA来判断疾病的不同阶段;还可以分析不同阶段LncRNA含量来研究致病过程。 因此;本研究借助LncRNA芯片技术分析EV71型重症HFMD外周血中的基因表达图谱;筛选与危重型HFMD相关的LncRNA;初步预测其可能调控的发病机制及信号通路;为更早识别危重型HFMD并研究其致病过程提供参考。 方法:纳入2015年9月至2016年9月重庆医科大学附属儿童医院PICU及感染科共20例EV71型重症HFMD患儿作为研究对象;其中实验组为危重型HFMD 10例;对照组为重型HFMD 10例。在入科2h内抽取EDTA抗凝外周血;利用LncRNA芯片技术分析实验组与对照组外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cell;PBMC)中LncRNA和mRNA的表达谱;并采用实时荧光定量PCR(realtime PCR; RT-PCR)检测芯片数据可信程度。通过设置差异评判标准;筛选出与危重型HFMD相关的差异LncRNA和mRNA。同时借助生物信息学技术手段;对两组中差异的mRNA进行基因本体论(Gene Ontology;GO)分析和京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes;KEGG)生物学途径分析;并绘制编码与非编码基因共表达( coding-noncoding gene coexpression ; CNC )网络图;预测危重型HFMD相关LncRNA可能的靶基因及致病机制。 结果: 1.构建了 EV71 型重症 HFMD 危重型与重型外周血 LncRNA 和mRNA的表达谱;其中差异表达的LncRNA共1949个;上调1067个;下调882个;差异表达的mRNA共1422个;其中上调881个;下调541个。并对差异的LncRNA进行亚型分析;获得了反义LncRNA、增强子LncRNA、基因间LncRNA的表达谱。 2.选取5个差异表达的LncRNA进行RT-PCR验证;结果表明;两组间LncRNA ENST00000419973、ENST00000545293表达水平上升; ENST00000520944、NR_038337、ENST00000564152 表达水平下降。这与LncRNA芯片数据的升高和降低趋势保持一致;认为LncRNA芯片结果可靠。 3.通过 GO 分析、KEGG 生物学途径分析对差异的 LncRNA 和mRNA 进行功能注释和预测;并绘制了数个差异 LncRNA 与 mRNA的 CNC网络图。发现差异表达的 mRNA 主要涉及免疫反应、免疫防御、核酸代谢、基因表达的调控、与蛋白及分子相互结合等过程;推测LncRNA可能通过调控p53信号通路、NOD样受体信号通路、破骨细胞分化、癌症中的转录失调等信号通路中的表达进而影响危重型HFMD的疾病过程。 4. 通过LncRNA的靶基因预测;发现NR_038337的靶基因可能是MATN4和SLPI;推测NR_038337可能抑制SLPI的抗炎作用;从而加重了危重型HFMD的炎症反应;使得危重型与重型HFMD临床表现及预后显著不同;这为探索危重型HFMD的发病机制提供了新的思路;但具体的作用靶点及信号通路仍待深入挖掘。 结论: 重症HFMD外周血中存在差异的LncRNA及mRNA;这些LncRNA 可能调控细胞凋亡、应激反应、免疫应答等过程从而与危重型 HFMD的发病机制、临床表现及预后密切相关;深入分析危重型HFMD相对特异的LncRNA及其靶基因对早期诊断及改善治疗结局有重要意义。