HGF信号通路对大鼠再生肝的肝细胞迁移的促进作用研究

摘要

肝再生(liver regeneration，LR)涉及细胞增殖、分化调控、细胞迁移、以及组织结构功能重建等一系列生理生化活动。细胞迁移与细胞外基质(ECM)、细胞连接、细胞骨架及膜蛋白密切相关。肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor，HGF)信号通路能诱导细胞增殖、迁移、器官形态发生、血管发生等一系列生物效应。为从基因转录水平了解HGF信号通路在大鼠肝再生中对肝细胞迁移的调节作用。本文用大鼠全基因组芯片RatGenome2302.0检测了HGF信号通路相关基因、细胞迁移相关基因和HGF信号通路调控的细胞迁移相关基因的表达谱，并用实时定量RT-PCR确证了芯片检测结果的可靠性。研究表明，HGF信号通路、细胞迁移和HGF信号通路调节的细胞迁移分别包含94、462和40个基因，Rat Genome2302.0芯片含有其中的80、445和40个基因。在大鼠再生肝中，三者中属于肝再生相关基因的基因数分别是15、143和16个。在大鼠再生肝的肝细胞中，三者中属于肝再生相关基因的基因数分别有25、180和17个。另外，用BLAST软件分析Affymetrix芯片上未知的肝再生相关基因的同源性发现，在大鼠再生肝中，14个新基因与HGF信号通路中的14个已知基因同源；35个新基因与细胞迁移中的33个已知基因同源；4个新基因与HGF信号通路调节的细胞迁移中的4个已知基因同源。在大鼠再生肝的肝细胞中，9个新基因与HGF信号通路中的9个已知基因同源；55个新基因与细胞迁移中的45个已知基因同源；7个新基因与HGF信号通路调节的细胞迁移中的7个已知基因同源。用谱函数(E)计算、分析三者的基因表达变化及它们分别预示的细胞迁移活动，结果表明，在大鼠再生肝中，途径14和15在大鼠肝再生的起始和进展阶段传导活动增强，细胞迁移活动在大鼠PH后2-12和72h增强，而HGF信号通路调节的下游细胞迁移活动在PH后2-12、30和72h增强。在大鼠再生肝的肝细胞中，途径4、5、8、9、12、14和15在整个肝再生中传导活动增强，细胞迁移活动在PH后6-168h增强，而HGF信号通路调节的下游细胞迁移活动在PH后24h-120h增强。用X2检验分析大鼠肝再生组与假手术组各基因的表达差异性(R值)表明，在大鼠再生肝中，HGF信号通路中Jun的R值最大，其后依次为Rras2、Rac1、Timp1、Ceacam1、Itga7等。细胞迁移相关基因Timp1的R值较大，Ceacam1排名也较靠前。在大鼠再生肝的肝细胞中，HGF信号通路中Ceacam1的R值最大，其后依次为Jun、Kras、Met、Timpl等。细胞迁移相关基因的Ceacam1的R值较大，Plat、Met排名较靠前。然后用Pathway Studio7.0软件内置的ResnetCore1.2数据库分析其中关键基因的作用机理，在大鼠再生肝中，途径14通过关键基因Rras2的同源基因AI548708和Ceacam1、途径15通过关键基因Rac1和Timp1、促进Itgam和Itgb8的同源基因BG669893表达Integrin，后者直接参与细胞迁移过程。在大鼠再生肝的肝细胞中，途径4和8、5和9通过关键基因Met和Kras的同源基因BF389527、途径12通过关键基因Met以及在肝再生中均有意义表达上调的Pik3r3、Akt3和Pak1、活化c-jun和ATF2，后者通过调节关键基因Plat、Met和其他细胞迁移相关基因促进细胞迁移。途径14通过关键基因Met、Kras的同源基因BF389527及Ceacam1、途径15通过关键基因Met和Timp1、促进Itga9、Itgb3的同源基因BI296880和Itgb8的同源基因BG669893表达Integrin，后者直接参与细胞迁移过程。结论：HGF信号通路中的2条和7条途径分别在大鼠再生肝和肝细胞中的信号传导活动和细胞迁移活动增强。