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【目的】脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)是指由于外力作用于脊柱并导致相应脊髓压迫或断裂,进而造成传导通路中断以及对应节段感觉运动功能的障碍。脊髓损伤作为一种严重的致残性中枢神经系统损伤,其会严重降低患者的生活质量并增加患者生活与经济上的负担。近些年来,国内外脊髓损伤发病率呈逐年上升趋势,然而由于脊髓损伤的病理分子机制极其复杂,因此临床上对脊髓损伤修复缺少行之有效的方法。长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是具有调控基因表达作用的以一种非编码RNA。近些年来关于长链非编码RNA的相关研究越来越多,且其在脊髓损伤病理变化中的作用也亟待阐明。本研究拟通过应用microarray芯片——高通量组学方法对大鼠脊髓损伤后不同时间点的信使RNA(messenger RNA,mRNA)和lncRNAs表达情况进行检测,并通过生物信息学分析得到可能参与脊髓损伤后关键生物学过程的差异表达mRNA及lncRNA。此外本研究拟进一步验证并阐明关键lncRNA的功能,为脊髓损伤提供新的潜在治疗靶点。【方法】本课题首先制备大鼠脊髓挫伤模型,应用microarray芯片检测大鼠脊髓损伤后2小时、2天及7天损伤脊髓的mRNA和lncRNA的表达变化。之后,应用生物信息学方法对筛选得到的差异表达mRNAs和lncRNAs进行分析,GO分析得到差异基因所参与脊髓损伤发生发展中的关键生物学过程;KEGG分析得到差异基因所参与脊髓损伤发生发展中的关键信号通路;互作网络分析得到具有类似生物学功能的共表达模块及关键差异基因。此外,针对筛选分析后得到的关键lncRNA,体外分离培养大鼠脊髓神经元,应用慢病毒载体及特异性RNA抑制剂上调或下调关键lncRNA表达,并采用实时定量PCR及Western blot方法检测神经元关键lncRNA及其靶基因的表达变化,应用免疫细胞荧光技术观察并分析lncRNA表达变化对神经元突起生长的影响。【结果】脊髓损伤后2小时共有992个mRNAs的表达发生改变,其中730个mRNAs表达上调,262个mRNAs表达下调;损伤后2天共有4308个mRNAs的表达发生改变,其中2229个mRNAs表达上调,2079个mRNAs表达下调;损伤后7天共有4113个mRNAs表达发生改变,其中2339个mRNAs表达上调,1774个mRNAs表达下调。GO分析结果提示差异mRNA参与神经元突起生长、免疫反应、炎症反应、髓鞘生成以及细胞凋亡等生物学过程。KEGG结果显示差异mRNA主要富集到细胞凋亡信号通路、p53信号通路,MAPK信号通路、NOD样受体信号通路以及Toll样受体信号通路等等。脊髓损伤后2小时,共有772个lncRNAs的表达发生改变,其中528个lncRNAs表达上调,244个lncRNAs表达下调;损伤后2天,共有3193个lncRNAs的表达发生改变,其中1332个lncRNAs表达上调,1861个lncRNAs表达下调;损伤后7天,共有3093个lncRNAs表达发生改变,其中1290个lncRNAs表达上调,1803个lncRNAs表达下调。差异表达的lncRNAs多与蛋白质磷酸化、细胞内信号转导、离子跨膜转运的调节、轴突生成、轴突导向、细胞增殖、细胞迁移等等生物学过程相关。此外差异表达lncRNAs还与丝裂原激活的蛋白激酶信号通路、轴突导向及cAMP信号通路等信号通路相关。LncRNA-NONRATT006058在脊髓损伤后表达增高,并于第2天达到峰值,7天时维持高表达;生物信息学预测显示Brca1为NONRATT006058的靶基因,且qRT-PCR和Western blot验证结果显示NONRATT006058和Brca1具有相同的表达变化趋势。此外,课题组体外成功提取培养大鼠神经元细胞,构建了大鼠神经元NONRATT006058过表达及抑制表达的细胞模型,结果表明NONRATT006058表达变化可能通过调控Brca1的表达影响大鼠神经元突起生长。【结论】本研究从组学层面系统的描述了脊髓损伤后不同时期mRNA以及lncRNA的表达变化及其可能参与的生物学功能与信号通路,这为进一步整体了解脊髓损伤发生发展的分子机制提供了基础。此外,本研究首次报道了NONRATT006058的功能,体外研究结果发现NONRATT006058可以通过促进靶基因Brca1表达进而抑制神经元突起的生长。该研究结果有助于进一步了解脊髓损伤后的分子机制,并为脊髓损伤的修复提供潜在靶点。