清开灵单一组分干预缺血小鼠海马细胞分子药理机制的生物信息学研究

摘要

1、目的
　　 比较清开灵组分黄芩苷(Baicalin,BA),栀子苷(Jasminoidin,JA),胆酸(cholic acid,CA)与珍珠母(Concha margaritiferausta,CM)治疗脑缺血小鼠的基因表达谱和药理作用通路,揭示清开灵不同组分药效差异的内在分子药理机制。
　　 2、方法
　　 75只6周龄小鼠随机分为BA、JA、CA、CM和模型组(model group,M)五个组,每组15只,建立全脑缺血再灌注小鼠模型,2小时后实验组分别经尾静脉按0.3mL药液/100g体重注射相应药物,24小时后断头取脑,制作冠状切片,氯化四唑染色剂(2,3,5Triphenyltetrazolium chloride,TTC)染色,计算不同组别梗死体积百分比；同时抽提小鼠海马组织的总RNA,Cy3/cy5标记,Cy3标记药物组,Cy5标记模型组。从science STKE数据库中筛选出与脑缺血相关的374个基因的cDNA芯片,点制芯片检测全基因组表达谱,每组至少三次生物学重复,技术重复四次。将所有数据标准化处理后,进行聚类分析,初步了解各组分的情况,以美国FDA研发的Arraytrack软件为平台,分别将BA、JA、CA与CM进行T检验选出P<0.05,Fold change>1.5的差异表达基因,同时将差异表达基因按照GeneBank ID上传到GO、GeneGo、KEGG数据库,根据各个不同组分的GO功能分类和药理通路特点分析不同组分的药效机制。
　　 3、结果
　　 3.1 BA,JA,CA与模型组比较均能有效减少脑缺血梗塞面积(p<0.05),CM组与模型组比较无统计学意义(p>0.05)。
　　 3.2 BA、JA、CA与CM比较差异基因数量分别为41条(上调24,下调17),22条(上调13,下调9),11条(上调8,下调3)；BA与JA共同基因有13条(上调10,下调3),BA与CA共同基因有2条(上调1,下调1),JA与CA共同基因有1条上调基因；三组共同基因为下调的Myb基因。
　　 3.3根据GO生物学过程分类可以看出:单一组BA及BA与JA的重叠基因的基因功能基本类似:都对调节转录、信号转导、蛋白氨基酸磷酸化、钙调控、细胞凋亡和细胞变异功能具有显著调节作用。另外BA还具有调控细胞骨架、细胞增殖和神经系统发育方面功能的类基因；BA与JA的重叠基因还参与蛋白酶级联反应过程。JA、CA、BA与CA、JA与CA及三组共同的重叠基因的功能分类中都只涉及1个基因。
　　 根据GO分子功能分类可以看出:BA、JA、CA都有蛋白结合和ATP结合的功能类基因,另外BA还具有DNA结合、核苷酸结合、转录酶和信号转导激活的功能；BA与JA的重叠基因还表现为调节GTP酶的功能。其他组另外的功能分类结果都只涉及1个基因。
　　 3.4根据KEGG信号通路分析发现,BA与CM比较差异基因参与的信号通路有22条,JA与CM比较有7条,CA与CM比较有3条(P<0.05),它们都共同参与了有丝分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)和癌症相关的信号通路,BA还调节促性腺激素释放激素(gonadotropin—releasing hormone,GNRH)、焦点粘附(Focaladhesion)和黏合连接(adherens junction)信号通路等；JA调节细胞周期信号通路；CA单独调控的信号通路未发现。BA与JA共同调控血管内皮生长因子(Vascular endothelialgrowth factor,VEGF)和ErbB信号通路；BA与CA共同调控mTOR和insulin信号通路。
　　 3.5根据GeneGo的前三位信号通路(相似度最大,即P值最小)分析可以看出:BA主要调控P38和JNK信号通路、重建细胞骨架信号通路和凋亡与存活信号通路；JA主要调控免疫反应、凋亡与存活和A2A受体信号通路；CA只有两个基因靶点参与了抑制巨噬细胞变异过程。它们的差异基因共同抑制ERK信号通路。
　　 4、结论
　　 4.1 BA,JA,CA与CM比较后发现它们有共同的作用靶点为Myb基因和MAPK信号通路,都有调节蛋白结合和ATP结合类基因。
　　 4.2各组分也有各自特异性的调控特点。BA发挥药效作用主要表现为抑制细胞凋亡,促进神经保护和损伤修复及重建细胞骨架和调节钙离子内流等方面。JA主要表现为抗凋亡和抑制炎症反应；CA参与抑制巨噬细胞变异过程。BA与JA、JA与CA的共同通路表现为组织修复和神经保护等。
　　 总之,通过对清开灵四个单一组分治疗小鼠脑缺血后缺血面积的比较,运用基因芯片技术构建有效组分与无效组分差异基因表达谱的比较,发现清开灵各有效组分与CM比较后存在共性和多样性调控特点,明确了清开灵有效组分能明显改善脑缺血的分子机制可能是通过调节了某些关键的基因和信号通路所致,从而为临床寻找药物和疾病关键靶点提供了方法学依据。

目录

文摘

英文文摘

英文缩略语表

第一部分 文献综述

1.基因功能分析方法

2.信号通路分析方法

3 、基因调控网络分析方法

第二部分 前言

第三部分 正文

1 、研究目的

2 、材料与方法

3 、结果

4 、 讨论

参考文献

第四部分 结论

致谢