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研究背景和目的:早产儿脑白质损伤(White Matter Damage,WMD)常伴有许多严重并发症和后遗症,近年来发病率不断升高,给患儿家庭与社会带来极大负担。研究证实,对早产儿WMD的早期诊断和干预有助于减轻病情程度、延缓疾病进展以及促进脑功能恢复。环状RNAs(circular RNAs,circRNAs)在脑发育和神经系统疾病中发挥重要作用,且circRNAs具有组织特异性高和结构稳定的特点,有望成为一类新型疾病诊断性生物学标记物。目前,国内外缺少对circRNAs在早产儿脑白质损伤中作用的研究。因此,本实验通过构建WMD动物模型,探究circRNAs在疾病模型中的差异表达,分析其潜在的生物学功能,以期了解circRNAs在早产儿WMD发病机制中的作用,进而帮助我们深入理解早产儿WMD的发生发展过程,为临床诊断和治疗提供新思路。研究方法:将Sprague-Dawley大鼠(Postnatal day 3,P3大鼠)采用SPSS21.0软件将SD大鼠随机分为Sham对照组和WMD实验组。Sham对照组的大鼠在麻醉后仅分离左侧颈总动脉,不作缺血和缺氧处理;WMD实验组大鼠在麻醉后,结扎左侧颈总动脉两端,并从中间离断;随后将大鼠置于密闭空间,并给予氧浓度为6%的混合气体通气4h。构建疾病模型24h后,取两组动物脑组织进行2,3,5-三苯基氯化四氮唑(2,3,5-Triphenyte-trazoliumchloride,TTC)和苏木精-伊红染色法(hematoxylin-eosin staining,HE)染色,作病理学鉴定。取两组动物脑组织样本各3只,进行circRNAs高通量测序,检测并分析两组动物脑组织中circRNAs的表达差异。为检测测序结果准确性,以差异倍数(Fold change,FC)≥4,且p-value<0.05为筛选条件,从中随机选择7个外显子来源的circRNAs分子进行qPCR验证。随后对两组样本中差异表达的circRNAs进行GO分析、KEGG信号通路等生物信息学分析。采用miRanda和TargetScan对circRNAs潜在可结合的miRNAs进行预测,根据生物信息学分析和circRNA-miRNA的预测结果,对差异性表达circRNAs的潜在功能进行分析。研究结果:1.与Sham对照组的大鼠脑组织相比,WMD实验组的大鼠脑组织出现坏死,两侧半球不对称,伴有明显水肿;2.TTC染色结果显示:发生WMD的大鼠脑室周围出现明显的梗死灶;3.HE染色结果显示,与Sham对照组相比,WMD实验组的大鼠脑组织中侧脑室明显增宽,脑组织结构紊乱,神经细胞显著破坏;4.circRNAs的表达水平在WMD实验组与Sham对照组之间存在差异。本研究中以Fold Change≥2,且p-value<0.05,为差异表达标准,通过对circRNA测序结果分析,共检测出107个差异表达的circRNAs,其中53个circRNAs在WMD实验组中呈上调表达,54个circRNAs在WMD实验组中呈下调表达;5.在Fold Change≥4,且p-value<0.05的筛选条件下,共检测出42条差异表达的circRNAs。随机选择外显子来源的7条circRNAs,采用qPCR对这7条circRNAs进行验证,其结果与测序分析结果中circRNAs表达趋势一致,提示测序结果可靠;6.生物信息学分析结果表明:在GO富集分析结果中,发现WMD实验组中差异表达circRNAs的亲本基因涉及细胞组成81项;分子功能96项;生物学过程212项。KEGG信号通路分析结果显示,差异性表达circRNAs的亲本基因参与的信号通路共有23条。结合测序结果、qPCR验证以及生物信息学分析,circKCNMA1;circPLAS2;circPTK2;circNRG1可能与新生大鼠WMD的发生有密切联系。通过对这4条circRNAs的生物信息学进行分析,发现其亲本基因参与的信号通路分别为:cGMP-PKG信号通路、泛素介导的蛋白水解通路、PI3KAkt信号通路、ErbB信号通路,已有文献报道这些信号通路在早产儿WMD的发生发展过程中发挥重要作用;7.circRNA-miRNA互作网络分析结果表明,这些差异性表达的circRNAs存在多个miRNAs结合位点。其中circKCNMA1与miR-211、circPTK2与miR-107、circNRG1和circPLAS2分别与miR-338之间可能存在相互作用,并影响早产儿WMD的发展和结局。结论:1.发生WMD后,大鼠脑组织出现水肿、梗死表现,脑组织结构紊乱,神经细胞形态发生改变,发生坏死的细胞数量增加。2.发生WMD大鼠脑组织中存在多条circRNAs的表达水平异常,其中circRNA分子:circKCNMA1;circPLAS2;circPTK2;circNRG1可能参与早产儿WMD的病理过程。3.早产儿WMD的发生发展过程中存在复杂的转录调控过程,circRNAs可能在此过程中发挥重要作用。