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肝脏有很强再生能力,部分肝切除(partial hepatectomy,PH)后,残肝细胞经过激活、增殖、再分化及组织结构重建等生理生化活动、持续约一周时间将丢失的肝组织补偿,这一过程称为肝再生(liver regeneration,LR)。各种肝脏细胞生长是肝再生中主要的生物学事件,因此,系统了解参与各种肝脏细胞生长的基因在肝再生中的表达谱及支配的生理生化活动对阐明肝再生分子机理有重要方面。以往相关报道多研究特定肝脏细胞生长中单个或几个基因在肝再生中的作用,但关于各种肝脏细胞生长涉及的众多基因在肝再生中综合作用,国内外尚未见报道。为此,本文通过检索NCBI、KEGG、RGD等网站资料和查阅相关文献,找出了参与肝脏干细胞、肝细胞、胆管上皮细胞、枯否氏细胞、肝内皮细胞、肝星形细胞、陷窝细胞、树突状细胞、平滑肌细胞等九种肝脏细胞生长的基因,用含28700个基因、占大鼠基因组90%基因的RatGenome 230 2.0芯片检测了大鼠部分肝切除后恢复23个时点的大鼠再生肝基因表达谱,确定了鉴定肝再生相关基因标准,用生物信息学和系统生物学等方法分析了这些基因在大鼠肝再生中的表达模式和互作关系。同时,用荧光定量PCR检验了g6pc、lifr、cd68和npas2等四个基因在肝再生中的表达变化,以判断Rat Genome 230 2.0芯片检测结果的可靠性。
研究结果表明,随机抽取的四个基因的荧光定量PCR检测结果与Rat Genome 230 2.0芯片检测结果基本一致。各种肝脏细胞生长相关基因主要在肝再生启动阶段起始表达,在不同时期发挥作用。53%基因表达增强,38%基因减弱,9%基因表达不显著,其中,参与肝脏干细胞、肝细胞、胆管上皮细胞、枯否氏细胞、肝内皮细胞、肝星形细胞、陷窝细胞、树突状细胞、平滑肌细胞生长的135、348、295、133、222、100、156、156、151个基因中42、96、88、51、62、33、52、38、54个与肝再生相关。上述肝脏细胞肝再生相关基因都呈现均上调、上调占优势、均下调、下调占优势、上调和下调相近等5种表达趋势和17、29、12、19、27、23、20、9、23类表达模式,除肝细胞外,参与胆管上皮细胞、枯否氏细胞、肝内皮细胞、肝星形细胞、树突状细胞和平滑肌细胞生长的肝再生相关基因均呈现4组时间相关性。上述基因各形成103、244、211、185、144、29、98、69和68条关联,其中,myc、fos、mapk8、akt1、igfbp1、crebbp等的关联较多。
上述结果表明,Rat Genome 230 2.0表达谱芯片的分析结果基本可靠;本文的研究策略和方法是研究各种肝脏细胞生长相关基因在肝再生中作用的有效途径;肝脏干细胞、肝细胞和胆管上皮细胞的生长活动主要在肝再生启动和增殖阶段增强,枯否氏细胞、肝星形细胞和平滑肌细胞生长活动主要在肝再生启动和组织结构功能重建阶段增强,陷窝细胞生长活动主要在肝再生增殖阶段增强,窦内皮细胞生长活动则在整个肝再生中都增强。