基于circRNA-miRNA网络相关性探析冠状动脉粥样硬化发病机制

摘要

我国心血管病（cardiovascular disease,CVD）患病率及死亡率呈持续上升趋势，心血管病死亡占城乡居民总死亡原因的首位。据推算中国冠心病患病人数约1100万，冠心病给社会和家庭带来严重的负担[1]。冠心病是由冠状动脉粥样硬化病变引起管腔狭窄或阻塞，造成心肌缺血、缺氧或坏死而导致的心脏病。随着生物信息学技术发展，非编码RNA在人类疾病的重要作用逐渐被关注，但关于circRNA-miRNA与冠心病的关系研究较少。本研究探讨circRNA-miRNA在冠状动脉粥样硬化发病机制作用，为寻找冠心病潜在的诊断标志物及治疗等提供参考数据。 目的： 分析冠心病患者外周血circRNA和miRNA基因表达谱，筛选circRNA和miRNA差异表达基因，利用生物信息学方法构建circRNA-miRNA的相互作用网络图，寻找与确定冠状动脉粥样硬化相关的circRNA-miRNA关系对，对差异的circRNA和miRNA的线性mRNA进行Disease、GO和Pathway富集分析，分析冠状动脉粥样硬化发生发展相关的机制。 方法： 根据相关标准收集新乡医学院第一附属医院心内科住院患者，分为冠心病组和对照组，每组10例，取外周血样本。提取总RNA，采用紫外线吸收法检测总RNA的纯度和浓度，变性琼脂糖凝胶电泳检测总RNA的完整性。根据质检结果，每组取5例，运用?Capitalbiotech Human CircRNA Array V2.0（4x180K）基因芯片和Agilent人microRNA（Human miRNA Microarray Release21.0）基因芯片对外周血circRNA和microRNA表达谱检测。筛选差异表达的circRNA和miRNA。运用miRanda软件预测miRNA可能结合的circRNA，对差异的circRNA和miRNA对应的线性mRNA进行Disease、GO和Pathway富集分析，并通过特征对比，确定下一步临床需验证的circRNA和miRNA。 结果： 研究结果显示： 1.两组基线资料结果比较，在年龄、血压、血糖和血脂等方面无统计学意义。 2.与对照组比较，冠心病组外周血中circRNA和miRNA呈差异表达，其中差异表达的circRNA为110个，上调的73个，下调的37个；而差异表达的miRNA为9个，且上调7个，下调2个。 3.冠心病组外周血circRNA-miRNA呈共表达，其中has-circ_0030769、has_circ_0122274、has_circ_0079828和has_circRNA15486_161与miR-101-5p呈网络相关性。 4.富集分析结果 4.1circRNA的线性mRNA的Disease分析发现10种疾病，包括范可尼贫血、生殖细胞肿瘤、动脉疾病、阿尔茨海默症和主动脉瓣疾病（P＜0.05）等。miRNA的线性mRNA的Disease富集分析发现13种疾病，包括风湿病、牙菌斑、脂肪肝、脂肪代谢障碍和多囊肾（P＜0.05）等。 4.2circRNA的线性mRNA的GO富集分析生物过程主要包括羧酸代谢过程、组蛋白甲基化、苏氨酸生物合成过程、组蛋白赖氨酸去甲基化、Ⅱ型超敏反应等。细胞组成主要包括类核、线粒体类核、GMP还原酶复合物、核内膜、DNA依赖性蛋白激酶-DNA连接酶4复合物等。分子功能主要包括钙粘蛋白结合、DNA聚合酶结合、低密度脂蛋白受体活性、脂蛋白颗粒受体活性、去甲基化酶活性等。miRNA的线性mRNA的GO富集分析生物过程包括多细胞生物发育、RNA聚合酶Ⅱ启动子转录调节、细胞过程、发育过程、细胞分化等。细胞组成主要包括核质、细胞、细胞器部分、细胞部分、蛋白复合物等。分子功能主要包括催化活性、蛋白结合、mRNA结合、转录因子结合、NADPH氧化酶活性等。 4.3circRNA的线性mRNA的KEGG Pathway富集分析发现31个通路，包括范可尼贫血通路的调节、线粒体脂肪酸β-氧化、脂肪酸、甘油三酯等。miRNA的线性mRNA的KEGG Pathway富集分析发现65个通路，包括脂质和脂蛋白代谢、血管内皮生长因子（VEGF）、甘油三酯、mTOR信号、瘦素等。 结论： circRNA-miRNA呈网络相关性，共表达参与冠状动脉粥样硬化的发生发展，其中has_circ_0030769、has_circ_0122274、has_circ_0079828和has_circRNA15486_161可能通过miR-101-5p调节多条信号通路参与到冠状动脉粥样硬化的发生过程。

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