C1型尼曼-匹克病小鼠海马神经炎症的miRNA调控网络构建

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背景神经炎症是导致C1型尼曼-匹克病(Nieman-Pick disease type C1,NPC1)神经系统受损的重要因素之一,在NPC1的发生和发展中扮演着重要的角色。在NPC1患者和Npc1-/-小鼠脑内均观察到小胶质细胞和星形胶质细胞的激活,激活后的胶质细胞分泌并释放大量的炎症因子参与神经炎症的发生发展,最终引起神经元损伤。现已知miRNA可以通过调控炎症相关基因的表达参与神经炎症的调控,然而,miRNA在NPC1的神经炎症中是否发挥调控作用尚不清楚。目的分析Npc1-/-小鼠海马中神经炎症因子及miRNA表达的变化,构建miRNA-mRNA的调控网络,探讨miRNA对神经炎症的调控作用,为深入阐明NPC1致病、免疫机理和寻找药物治疗靶点提供理论依据。方法联合应用蛋白芯片(RayBiotech,QM-INF-1-1)和Small RNA测序分析P40的Npc1-/-小鼠(n=3)和Npc1+/+小鼠(n=3)的海马组织,筛选Npc1-/-小鼠差异表达的炎症因子,通过miRWalk对差异表达炎症因子与差异miRNA进行双向预测和负相关关联分析。最后,通过Cytoscape构建miRNA调控神经炎症的网络。结果1.蛋白芯片筛选出12个差异表达的炎症因子(|log2(fold change)|≥1,P<0.05),其中,5个表达上调,7个表达下调,且蛋白质互作图显示炎症因子间均存在互作关系。然后,通过miRWalk预测12个差异表达炎症因子的靶miRNA共1610个,其中,表达上调的5个炎症因子预测得到932个靶miRNA,7个表达下调的炎症因子得到678个靶miRNA;2.Small RNA测序筛选出83个差异表达的miRNA(|log2(fold change)|≥1,P<0.05),其中,42个表达上调,41个表达下调。通过miRWalk反向预测83个差异表达miRNA的靶mRNA共26932个,其中,表达上调的42个miRNA预测调控15561个靶基因,表达下调的41个miRNA预测调控11374个靶基因;3.通过Draw Venn Diagram数据库将预测的靶miRNA与Small RNA、靶mRNA与蛋白芯片结果分别做交联分析,结果分别得出4个表达上调的炎症因子,4个表达下调的炎症因子,17个表达上调的miRNA,12个表达下调的miRNA;4.通过Cytoscape分别构建了17个表达上调的miRNA调控4个表达下调炎症因子、12个表达下调的miRNA调控4个表达上调炎症因子的调控网络,其调控的靶基因主要是Eotaxin-2、GM-CSF、IFN-gamma、IL-1 beta、ICAM-1、MCP-5、MIP-1 gamma和TNF RII。结论通过蛋白芯片和Small RNA测序的联合分析,成功构建了调控神经炎症的miRNA网络,并发现miR-34a调控ICAM-1、miR-219a-2-3p和miR-532-3p调控MCP-5为调控网络的关键节点,这将为NPC1治疗提供新的思路和药物治疗靶点。
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