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目的:本课题研究电针T4、T5夹脊穴预处理对大鼠心肌缺血再灌注损伤的保护效应,并通过应用RNA-seq(RNA sequencing)技术对电针夹脊穴预处理的基因表达谱进行分析,筛选差异表达基因及信号通路从而从转录水平探讨电针夹脊穴预处理对缺血再灌注损伤心肌的保护作用机制。
方法:成年wistar雄性大鼠,采用随机数字表法随机分为对照组(假手术组)、模型组、电针夹脊组、电针内关组,每组12只。对照组及模型组每次捆绑30min,每日1次,共7天。电针夹脊组、电针内关组每次针刺30min,每日1次,共7天。电针使用疏密波(2/100 Hz),强度为1mA。预处理结束第二天采用结扎冠状动脉左前降支(left anterior descending artery; LAD)30min再灌注24h的方式建立心肌缺血再灌注损伤模型,对照组只穿线不结扎。
实验过程中监测心电图Ⅱ导联各时段的变化并分析TⅡ心电图的改变,评估心律失常发生情况;实验结束后取血清检测CK-MB、cTnI值;取大鼠心脏,通过HE染色观察心肌组织病理形态学变化,透射电镜下观察心肌的超微结构;通过对大鼠心脏进行TTC-Evansblue染色测定心肌梗死面积。每组取4只心脏切取左心室心肌以提取心肌总RNA,构建cDNA文库后通过RNA-seq技术对16个样本进行全转录组测序,筛选出差异表达基因,应用GO分析差异表达基因功能聚类,应用KEGG分析差异表达基因的信号通路。初步探讨了差异表达基因参与的生物学作用及信号转导通路。同时应用加权基因共表达网络(WGCNA)对夹脊组差异表达基因进行模块分析。
结果:1.通过TⅡ心电图、血清CKMB、cTnI值、心肌病理形态学证实结扎大鼠左冠状动脉前降支30min,再灌注24h成功构建了心肌缺血再灌注损伤模型。
2.与模型组比较电针夹脊组、内关组预处理能够显著减少心肌缺血再灌注损伤大鼠血清心肌酶CK-MB与cTnI的释放,降低心电图TⅡ波高值,减少再灌注心律失常发生,减少心肌梗死面积,减轻心肌病理损伤。
3.通过RNA-seq技术成功构建各组左室心肌组织转录组,差异基因聚类分析显示,对照组、模型组、夹脊组、内关组大鼠心肌组织基因表达模式发生了显著的变化。
4.差异表达基因数目分析显示,模型组与对照组比较差异表达基因共有7419条,其中上调3694条,下调3725条,说明心肌缺血再灌注损伤大鼠的多条基因发生了显著变化;夹脊组与模型组比较差异表达基因共有1243条,其中上调678条,下调565条;内关组与模型组比较差异表达基因共有304条,其中上调165条,下调139条。说明经电针夹脊穴、内关穴预处理后大鼠心肌缺血再灌注损伤心肌多条差异表达基因发生显著变化,夹脊组的差异表达基因数目明显多于内关组。
5.差异表达基因GO分析结果显示,模型组、夹脊组、内关组差异表达基因富集的GO功能条目较多,模型组主要显著富集在小分子代谢过程、多细胞生物过程的调节、生物过程的正调节等;夹脊组主要显著富集在防御反应、免疫系统过程、先天免疫反应、免疫反应、调节免疫系统过程等。内关组主要显著富集在防御反应、免疫系统过程、对生物刺激的反应等。
6.差异表达基因KEGG分析结果显示,模型组差异表达基因富集在氧化磷酸化、缬氨酸,亮氨酸和异亮氨酸降解、逆行内源性大麻素信号传导、趋化因子信号通路等多条通路。夹脊组差异表达基因富集在细胞外基质受体互作、黏着斑、趋化因子信号通路等多条通路。内关组无富集通路。
结论:
1.电针夹脊穴预处理对大鼠心肌缺血再灌注损伤具有保护作用。
2.大鼠心肌缺血再灌注损伤中多种信号转导、免疫调节、物质及能量代谢等相关基因和通路参与了心肌损伤过程,电针夹脊穴预处理参与调控了心肌损伤中多条基因和通路的表达,并且表达模式发生了显著变化。
方法:成年wistar雄性大鼠,采用随机数字表法随机分为对照组(假手术组)、模型组、电针夹脊组、电针内关组,每组12只。对照组及模型组每次捆绑30min,每日1次,共7天。电针夹脊组、电针内关组每次针刺30min,每日1次,共7天。电针使用疏密波(2/100 Hz),强度为1mA。预处理结束第二天采用结扎冠状动脉左前降支(left anterior descending artery; LAD)30min再灌注24h的方式建立心肌缺血再灌注损伤模型,对照组只穿线不结扎。
实验过程中监测心电图Ⅱ导联各时段的变化并分析TⅡ心电图的改变,评估心律失常发生情况;实验结束后取血清检测CK-MB、cTnI值;取大鼠心脏,通过HE染色观察心肌组织病理形态学变化,透射电镜下观察心肌的超微结构;通过对大鼠心脏进行TTC-Evansblue染色测定心肌梗死面积。每组取4只心脏切取左心室心肌以提取心肌总RNA,构建cDNA文库后通过RNA-seq技术对16个样本进行全转录组测序,筛选出差异表达基因,应用GO分析差异表达基因功能聚类,应用KEGG分析差异表达基因的信号通路。初步探讨了差异表达基因参与的生物学作用及信号转导通路。同时应用加权基因共表达网络(WGCNA)对夹脊组差异表达基因进行模块分析。
结果:1.通过TⅡ心电图、血清CKMB、cTnI值、心肌病理形态学证实结扎大鼠左冠状动脉前降支30min,再灌注24h成功构建了心肌缺血再灌注损伤模型。
2.与模型组比较电针夹脊组、内关组预处理能够显著减少心肌缺血再灌注损伤大鼠血清心肌酶CK-MB与cTnI的释放,降低心电图TⅡ波高值,减少再灌注心律失常发生,减少心肌梗死面积,减轻心肌病理损伤。
3.通过RNA-seq技术成功构建各组左室心肌组织转录组,差异基因聚类分析显示,对照组、模型组、夹脊组、内关组大鼠心肌组织基因表达模式发生了显著的变化。
4.差异表达基因数目分析显示,模型组与对照组比较差异表达基因共有7419条,其中上调3694条,下调3725条,说明心肌缺血再灌注损伤大鼠的多条基因发生了显著变化;夹脊组与模型组比较差异表达基因共有1243条,其中上调678条,下调565条;内关组与模型组比较差异表达基因共有304条,其中上调165条,下调139条。说明经电针夹脊穴、内关穴预处理后大鼠心肌缺血再灌注损伤心肌多条差异表达基因发生显著变化,夹脊组的差异表达基因数目明显多于内关组。
5.差异表达基因GO分析结果显示,模型组、夹脊组、内关组差异表达基因富集的GO功能条目较多,模型组主要显著富集在小分子代谢过程、多细胞生物过程的调节、生物过程的正调节等;夹脊组主要显著富集在防御反应、免疫系统过程、先天免疫反应、免疫反应、调节免疫系统过程等。内关组主要显著富集在防御反应、免疫系统过程、对生物刺激的反应等。
6.差异表达基因KEGG分析结果显示,模型组差异表达基因富集在氧化磷酸化、缬氨酸,亮氨酸和异亮氨酸降解、逆行内源性大麻素信号传导、趋化因子信号通路等多条通路。夹脊组差异表达基因富集在细胞外基质受体互作、黏着斑、趋化因子信号通路等多条通路。内关组无富集通路。
结论:
1.电针夹脊穴预处理对大鼠心肌缺血再灌注损伤具有保护作用。
2.大鼠心肌缺血再灌注损伤中多种信号转导、免疫调节、物质及能量代谢等相关基因和通路参与了心肌损伤过程,电针夹脊穴预处理参与调控了心肌损伤中多条基因和通路的表达,并且表达模式发生了显著变化。