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目的:通过对类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA)典型寒热证候患者进行基因表达谱测定,分析差异基因的功能作用,探讨寒热证候分类的生物学本质,为中医证候分类研究提供客观真实的生物学基础及科学方法的指导。
方法:纳入33例具备典型寒热证候的RA女性患者,采集其临床证候信息,对证候信息进行因子分析,并采用因子得分构建坐标系,验证采用因子分析方法推测患者寒热证候与中医临床辨证的一致性;采用Pearson相关分析进行寒热证候因子与基因的关联性分析;以12例健康女性作为对照人群,进行两组人群的基因表达谱测定,t检验筛选RA不同证候与健康人对照有差异的表达基因,利用GeneSpring分析工具和DAVID功能注解生物信息学基因芯片分析技术分别构建差异基因的网络图、讨论差异基因的主要功能;将RA寒证与热证对比的差异基因构建蛋白质-蛋白质相互作用网络,运用免疫主成分分析(Inmmune Principal Component Analysis,IPCA)法从中提取高联接区,寻找具有显著功能的基因进行Gene Ontology(GO)功能注解,分析差异基因发挥的主要功能及参与的生物过程。
结果:
1、临床证候分析结果
通过因子分析确定寒证、热证因子及其对应症状;因子分析辨证与中医临床辨证比较结果显示33例RA患者中3例寒证错分为热证,2例热证错分为寒证,其他证候诊断结果一致;因子与基因关联性分析显示22个基因与寒证因子具有相关性,96个基因与热证因子具有相关性。
2、RA与健康人比较的差异基因及生物信息学分析
RA与健康人比较,共筛选出22个差异基因,其中9个基因表达下调,13个基因上调;RA寒证与健康人比较,共筛选出35个差异基因,其中19个基因表达下调,16个基因上调;RA热证与健康人比较,共筛选出21个差异基因,其中6个基因表达下调,15个基因表达上调。GeneSpring分析CTLA4、HSPA8、HSPA1A以及CCNT1在RA寒热证候差异基因中具有显著功能。DAVID分析显示RA与健康人比较的差异基因主要参与免疫调节过程,涉及MAPK、Jak-STAT信号通路。其中寒证差异基因主要涉及Jak-STAT信号通路;热证的差异基因主要参与对生物刺激和非折叠蛋白的反应等生物过程,主要信号通路为MAPK信号通路、胞吞作用以及抗原提呈。
3、RA寒证与RA热证比较的差异基因及生物信息学分析
RA寒证与RA热证比较共筛选出25个基因表达具有显著性差异。其中4个基因RA寒证表达水平高于热证,21个基因寒证表达水平低于热证。从差异基因蛋白质-蛋白质相互作用网络中提取得到4个高联接区,分别找到5个具有显著功能的种子基因。热证患者与寒证患者比较,TIAM1、ALOX5、LIG1和H2AFX在热证患者高表达,EGR1呈低表达。通过GO功能分类发现4个高联接区的功能分别与小G蛋白信号通路、脂质代谢、核酸代谢以及细胞循环、DNA的修复等相关。
结论:因子分析方法运用于RA寒热辨证与中医临床辨证的结果大体一致,可以为中医辨证提供参考依据;因子分析为中医证候分类研究的量化方法提供新思路。RA与健康人比较的差异基因及其表达水平证实RA发病机制与T细胞异常增殖、活化诱发炎症反应相关;RA寒证、RA热证与健康人比较的差异基因功能分析表明两者具有不同的作用机制。RA寒证与RA热证直接比较的差异基因功能分析表明,RA热证患者的细胞异常增殖、浸润以及脂肪酸代谢等功能增强,深化对此的机制研究有利于为RA寒热辨证提供理论依据。