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目的动脉粥样硬化是血管病变的常见病理变化,发生部位、涉及系统都较多,可见心脑血管、颈部血管、下肢血管、肾脏血管等,而以冠状动脉粥样硬化为全民健康负担最重,患病率基数较高,病死率最高。心脏支架微创手术技术发展日趋完善,冠状动脉粥样硬化所致的急性心肌梗死治愈率较前明显提高,但仍有许多并发症待解决,从二级预防角度上延缓和防治冠状动脉粥样硬化,仍有进一步探索的意义。近年来中药与西药联用治疗冠状动脉粥样硬化的效果被证实较单一用药效果好,中药药对桃仁、红花是活血化瘀、行气止痛的要药,常用于冠状动脉粥样硬化的防治处方中,西药叶酸也是冠状动脉粥样硬化防治指南中的重要辅助用药。本课题拟从生物信息学角度通过基因表达谱分析冠状动脉粥样硬化风险预测靶点,从网络药理学的角度探索两者联用防治冠状动脉粥样硬化的作用靶点、作用通路,有助于进一步了解其具体分子机制。方法1.生物信息学靶基因预测在本研究中,我们从基因表达综合(GEO)数据库中获得了GSE90074的基因芯片数据。首先,通过病变组与正常组的比值分析并筛选差异表达基因(DEGs),并且根据基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)进行功能聚类分析。其次,通过STRING数据库,建立蛋白质相互作用图谱,了解差异基因彼此之间的关系。再次,通过Cytohubba和MCODE插件筛选重要模块和关键基因。最后,挖掘基因芯片临床数据,建立临床特征与关键基因表达之间的多变量logistic回归模型,预测靶基因与冠状动脉粥样硬化的风险关系。2.网络药理学分析在桃仁、红花联合叶酸抗冠状动脉粥样硬化作用机制的网络药理学分析中,首先,通过TCMSP数据库获取桃仁、红花药对的有效成分,并通过Pubchem数据库中检索叶酸获得其结构;其次,分别在UniProt数据库、PharmMapper数据库平台获取相应的靶点基因,将桃仁、红花、叶酸所对应的靶点基因进行合并去重;再次,以“冠状动脉粥样硬化”为关键词在OMIM、GeneCards数据库中检索疾病相关的靶点,并将疾病对应的基因与药物靶点基因取交集,获得桃仁、红花联合叶酸抗冠状动脉粥样硬化作用可能对应的靶点基因,构建药物调控网络;最后,对桃仁、红花联合叶酸抗冠状动脉粥样硬化作用靶点基因进行功能富集分析,并且筛选出重要模块和关键基因。结果1.生物信息学靶基因预测结果通过对阻塞性冠状动脉粥样硬化基因芯片的综合分析,得到432个基因被认为有显著意义的差异表达基因,其中上调基因81个,下调基因96个。上下调基因功能富集分析,主要分子功能为与内源性或外源性脂质抗原结合、连接泛素蛋白连接酶、连接锌离子和雄激素受体结合密切相关,参与内皮细胞凋亡过程的正向调节、免疫球蛋白分泌的调节和免疫应答等代谢过程。绘制差异基因蛋白互作网络,并筛选出重要模块和关键基因,获得11个关键基因:BTRC、NFKBIA、PSMB1、PSMC1、COPS5、NEDD8、PSMA6、PSMD4、PSMD12、UBC、RPS4X;并结合临床特征数据,建立模型预测OCAD的风险与性别、高脂病史、NEDD8、BTRC、COPS5、PSMA6、PSMD12、RPS4X、NFKBI表达量有关。2.网络药理学分析结果获得桃仁、红花药对有效活性成分45个,与叶酸的分子结构,结合冠状动脉粥样硬化疾病,分析桃仁、红花联合叶酸抗冠状动脉粥样硬化的作用靶点,构建药物调控网络,展现叶酸、桃仁、红花药物的靶基因与靶基因间相互作用网络关系,以及叶酸、桃仁、红花药物分别与靶基因的药效团关系,了解药物间的关系;构建药物抗冠状动脉粥样硬化作用靶点间的网络互作关系,并分析其功能富集,以及重要模块与关键靶点。重要模块GO富集分析,主要参与DNA模板化的转录及转录正调控;凋亡过程负调控;促进RNA聚合酶II转录正调控;前列腺上皮细胞分化的发展;调节DNA损伤刺激反应过程;其分子功能主要为作用于转录因子活性,序列特异性DNA结合;受体信号蛋白酪氨酸激酶活性;类固醇结合。重要模块KEGG富集分析,通路主要为甲状腺激素信号通路、p53信号通路、PI3K-Akt信号通路、HIF-1信号通路、细胞凋亡、MAPK信号通路、Toll样受体信号通路、细胞周期、Wnt信号通路、非酒精性脂肪肝(NAFLD)、乙型肝炎、肺结核、百日咳、军团病、弓形体病、单纯疱疹感染、HTLV-I感染、甲型流感、病毒性心肌炎、沙门氏菌感染、阿米巴病、巴尔病毒感染、ErbB信号通路、肿瘤坏死因子信号通路、催乳素信号通路、FoxO信号通路、类节点受体信号通路、粘着斑南美锥虫病、多种癌症通路。得到8个关键靶点,分别为ALB、MAPK8、EGFR、CASP3、VEGFA、MYC、ESR1、CCND1。结论本课题应用网络药理学与生物信息学技术综合分析冠状动脉粥样硬化,从分子靶点层面了解桃仁、红花联合叶酸抗冠状动脉粥样硬化的作用靶点、作用通路,初步阐释了桃仁、红花联合叶酸抗冠状动脉粥样硬化的作用机制,可能主要通过影响DNA结合、修饰、损伤、转录、翻译成蛋白质以及蛋白质修饰的过程,干扰蛋白质或酶的功能,从而实现抗冠状动脉粥样硬化的作用。且发现桃仁-红花联合叶酸抗冠状动脉粥样硬化的通路中有许多与各种癌症通路有关。