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目的:在导师课题组既往荷瘤小鼠证候研究基础上,进一步探索常见证候H22肝癌荷瘤小鼠肾上腺基因转录及mRNA选择性剪接的特征,探讨肝癌发生发展及其常见证候的物质基础。
方法:采用昆明种小鼠及其标准化四诊和辨证技术,对H22肝癌荷瘤小鼠进行四诊信息采集,分别于接种肿瘤后第7天(早期)、第14天(早中期)、第20天(中期)、第28天(中晚期)进行全体小鼠四诊检测,并计量化辨证,以获得邪毒壅盛证、气虚证、阳气虚证及气阴阳虚证4个典型的常见证候荷瘤小鼠。进而摘取以上4个证候及正常小鼠肾上腺,抽提并纯化其mRNA,以GeneChip Mouse Exon1.0 ST Array技术检测基因表达谱与外显子剪接信息。筛选不同证候与正常组之间的差异表达基因,并对部分功能明确的差异高表达基因予以RT-PCR及Real-time Quantitative PCR验证:分析不同证候与正常组之间的差异外显子剪接基因,并重点对蛋白脂质蛋白1(Plpl)基因进行PCR验证、测序及其蛋白质生物信息学分析。
结果:
1.在150只荷瘤小鼠中,筛选出早期邪毒壅盛证、气虚证,中期阳气虚证,以及中晚期气阴阳虚证各16只荷瘤小鼠,后3个证候小鼠均系虚实夹杂。其余存活荷瘤小鼠,追踪其证候发生与演变,早期阳气不弱的荷瘤小鼠,在疾病全过程,阳气维持在相对正常水平;中晚期邪毒壅盛的荷瘤小鼠,往往兼有阳气虚证,且肿瘤增长快;气阴阳虚证仅出现在荷瘤小鼠中晚期。
2.筛选到肾上腺中445个不同证候差异2倍以上的基因。其中,(1)4个证候独特上调或下调的高表达基因为:1)邪毒壅盛证上调基因20个、下调基因7个,其分子功能主要涉及免疫应答与转录调控类基因;2)气虚证上调基因4个、下调基因7个,涉及激素类与嗅觉受体基因;3)阳气虚证上调基因52个、下调基因11个,其分子功能涉及蛋白水解酶、脂代谢酶及精子发生相关蛋白酶;4)气阴阳虚证上调基因23个、下调基因4个,涉及血凝聚、细胞增殖及离子运输类基因。(2)4个证候肾上腺一致上调的基因73个、一致下调基因26个,其分子功能主要涉及炎症反应、免疫功能、神经系统功能与水电解质代谢等。
3.肾上腺皮质激素合成酶Cypllal、Cypllb2、Cyp17al、Cyp21al、Hsd3b2,以及儿茶酚胺合成酶Th、Ddc、Dbh、Pnmt等基因,在中期阳气虚证与中晚期的气阴阳虚证荷瘤小鼠肾上腺中表达相对活跃。这些荷瘤小鼠早期肿瘤增长相对校缓慢。
4.经PCR检测验证,(1)Txndcll在邪毒壅盛证中显著上调;(2)Pomc(Acth前体分子)、Gh、Prl、Cga等激素基因在气虚证中显著下调;(3) Klkl、Abpg、Renl及Npy等基因在阳气虚证中显著上调,Scdl在阳气虚证中显著下调;(4) Cypllb2、Fgb、Fgg、Ltf Lcn2、S100a、Mpo、Hpxn、Pzp等基因在气阴阳虚证中显著上调。(5) Hsp110与Cck基因在4个证候中一致性下调。
5.与正常组比较,不同证候涉及有选择性剪接的基因数依次为:邪毒壅盛证2646个、气虚证2342个、阳气虚证2628个、气阴阳虚证1833个。其生物学过程以代谢、运输、信号转导、转录调控为主。但经PCR及琼脂糖凝胶电泳验证,剪接差异不明显。
6.Plpl基因在正常小鼠与不同证候荷瘤小鼠肾上腺存在2种选择性剪接方式,经测序与生物信息学分析证实正常组剪接体主要表达PLP1蛋白;而3个虚证主要表达DM20蛋白。
结论:
1.H22肝癌荷瘤小鼠会自发形成证候,且表现出证候的兼夹与演变,总体为虚实夹杂证。
2.不同证候荷瘤小鼠肾上腺基因表达模式不一致,其中,(1) Pomc(Acth前体分子)、Gh、Prl等激素基因表达下调可能与荷瘤小鼠气虚证发生有关;(2)蛋白水解酶Klkl家族、Abpg、Scdl、Renl及Npy等基因表达上调可能与荷瘤小鼠阳气虚证相关;(3) Cypllb2、Fg、Ltf、Lcn2、S100a、Mpo、Hpxn、Pzp等基因表达上调可能与荷瘤小鼠气阴阳虚证有关。Hsp110、Cck等基因表达在4个证候共同下调,提示是荷瘤小鼠疾病相关特征。
3.不同证候荷瘤小鼠与正常小鼠存在不同的mRNA选择性剪接方式,其中,Plpl基因在四个证候荷瘤小鼠与正常小鼠肾上腺剪接差异被证实,提示有关证候可能还涉及肾上腺基因剪接存在的差异,以致其蛋白结构发生变化。
4.荷瘤小鼠常见证候在肾上腺基因表达与剪接层面有其物质基础。