缺氧对三维培养脑皮层细胞基因表达及信号通路的影响

摘要

目的分析缺氧对三维培养的人大脑皮层细胞基因表达谱与信号通路的影响,寻找脑缺氧损伤的潜在治疗靶点。方法使用R studio软件分析GEO数据库中脑缺氧损伤数据（GSE112137）的差异表达基因,使用Gene Oncology与KEGG软件对差异基因的分子功能、生物过程及信号通路进行富集分析,并进一步通过String与Cytoscape软件分析差异表达基因相互作用网络。结果大脑皮层细胞缺氧时有395个基因表达升高,185个基因表达降低（≥2倍）;分子功能富集分析显示上调基因主要与双加氧酶活性、异构酶活性及蛋白错误折叠等相关,而下调基因富集于RNA聚合酶Ⅱ近端启动子序列特异性DNA结合功能;生物过程富集结果表明缺氧可引起脑皮层细胞内质网应激反应、氧化还原及糖酵解等相关过程,并参与神经发育及细胞分化; KEGG信号通路分析显示缺氧上调基因主要与内质网蛋白加工、糖酵解、氨基酸生物合成等通路相关,而下调基因主要富集于帕金森病信号通路。结论人大脑皮层细胞缺氧可引起细胞内质网应激、蛋白质折叠及代谢异常,抑制神经细胞发育过程,靶向内质网应激及蛋白质折叠过程相关药物可能有利于缓解脑缺氧损伤。