基金项目: 国家自然科学基金项目(编号U21A20334); 河北省自然科学基金项目(编号H2022209021、H2022209039);
作者:程鸿明;何海兰;王袁;郝小惠;王宏丽;刘和亮;
关键词:矽肺;巨噬细胞;线粒体分裂;线粒体融合;生物信息学;
DOI:DOI:10.19405/j.cnki.issn1000-1492.2024.10.019
〔摘 要〕 目的 筛选矽肺患者肺泡巨噬细胞中线粒体靶向差异基因,探究线粒体稳态在矽肺患者肺泡巨噬细胞中的作用。方法下载高通量测序数据集GSE174725,使用R软件以P<0.05,|log2(Fold Change)|>1筛选差异表达基因,将其与线粒体基因库MitoCarta3.0取交集得到线粒体靶向差异表达基因,再开展富集分析得到差异基因参与的生物过程和通路,构建差异表达基因蛋白质-蛋白质相互作用网络。此外,收集矽肺患者对照人群肺泡巨噬细胞,利用RT-qPCR法检测差异基因的表达水平以及利用Western blot探究线粒体相关因子线粒体融合蛋白-1(MFFN1)、视神经萎缩蛋白-1(OPA1)、动力蛋白相关蛋白-1(DRP1)在矽肺患者肺泡巨噬细胞中的表达情况。结果 在矽肺患者中共筛选出差异表达基因204个,包括上调差异基因62个,下调差异基因142个,其中线粒体靶向差异表达基因22个。线粒体靶向差异表达基因富集分析显示,其主要富集的细胞组成包括线粒体膜、内质网膜管侧的组成部分等,主要富集的生物过程包括线粒体电子传递还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸到泛醌、炎症反应、免疫反应等,主要富集的分子功能包括质子转运腺嘌呤核苷三磷酸合酶活性旋转机制、NADH脱氢酶活性、趋化因子活动等,京都基因与基因组百科全书富集分析主要集中在参与化学致癌-活性氧、白细胞介素17信号通路、toll样受体信号通路、趋化因子信号通路、肿瘤坏死因子信号通路等。此外,RT-qPCR结果显示,矽肺患者中线粒体细胞色素C氧化酶1、线粒体细胞色素C氧化酶2、线粒体细胞色素C氧化酶3、线粒体编码的NADH脱氢酶1、线粒体编码的NADH脱氢酶3、线粒体编码的NADH脱氢酶5、超氧化物歧化酶和线粒体编码的ATP合酶6表达下调(P<0.05),Western blot和RT-qPCR结果显示,矽肺患者中MFN1、OPA1表达降低(P<0.05),DRP1表达增高(P<0.05)。结论 经生物信息学分析及验证最终得到8个线粒体靶向差异基因MT-CO1、MT-CO2、MT-C03、MT-ND1、MT-ND3、MT-ND5、SOD和MT-ATP6,富集线粒体呼吸链和氧化应激等途径,可能在矽肺进程中发挥重要作用。