负压伤口疗法对小鼠烧伤感染创面的作用及基于转录组测序的机制探索

来源 :空军军医大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:xpzcz1992
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
目的  研究负压伤口疗法 ( negative pressure wound therapy, NPWT ) 对小鼠烧伤感染创面愈合的作用,并基于全转录测序探讨其潜在相关作用的分子机制。  实验方法  1)构建小鼠背部烫伤感染创面模型,并随机分为治疗组和对照组, 24h后行切痂术,NPWT 组创面使用聚氨酯泡沫敷料覆盖创面并生物半透膜封闭、连接负压吸引,对照组聚氨酯泡沫敷料覆盖创面并生物半透膜封闭,不连接负压。观察指标如下:(1) 观察记录小鼠创面感染和愈合状况;(2) 采用多普勒血流仪检测第1、3、5、7天创面血流情况;(3) 取第1、3、5、7天小鼠创缘组织切片,HE染色观察小鼠创缘组织病理变化,免疫组化观察CD31、Ki67、VEGF和TGF-β1表达变化;(4) ELISA检测创缘组织中IL-1β、TNF-α、VEGF 和 TGF-β1含量。  2)构建在体动物模型及随机分组方法同前,实验组给予NPWT治疗,对照组治疗同上,于治疗24小时之后收集创缘皮肤组织提取总RNA,检测合格后,进行转录组测序及生物信息学分析,基本步骤如下:(1) 使用Illumina HiseqXten对样品上机测序,对测序数据全基因组定位、基因结构分析、染色体定位分析以保证结果可信度,计算基因表达量,并筛选NPWT组与对照组的差异表达基因。(2) 根据circRNA结构特征,对样本中可能存在的 circRNA 进行预测,计算表达量并筛选差异表达。(3) 根据 mRNA 差异基因筛选结果,用 DESeq 算法进行差异基因筛选(DifGeneFinder),得到差异表达的lncRNA。(4) 从总RNA中分离纯化18-30nt的miRNA 分别在各 miRNA 的 3’ 和 5’ 端接头序列上用 T4 连接酶连接,然后通过RT-PCR 进行扩增,所得 miRNA文库进行测序分析并筛选差异表达基因。(5) 采用生物信息学的工具和方法对 NPWT 治疗后小鼠感染创面组织中差异表达基因进行本体功能分类、基因调控网络的构建、信号通路分析及网络构建、互作关系分析、circRNAs/lncRNAs-miRNAs-mRNAs 的靶标关系预测分析,筛选出可能在NPWT促进创面愈合中发挥关键作用的circRNAs, lncRNAs, miRNAs 和mRNAs并对分析筛选结果进行初步验证。  实验结果  1)在实验第1、3、5天,NPWT 组中标记菌荧光表达量均显著低于对照组(P< 0.01);小鼠创面,第3天与对照组相比NPWT组面积即显著缩小(P< 0.05),该差异性至实验观察最后时间点第7天;创面血流,在实验第 3、5、7 天,与对照组相比NPWT组灌注量显著升高(P< 0.01)。创面组织HE染色结果显示,NPWT组中炎性细胞浸润数量与对照组相比显著降低(P<0.05)。免疫组化结果显示与对照组相比,NPWT组CD31,Ki67,TGF-β1,VEGF表达量均显著增加(P< 0.05)。ELISA结果显示, NPWT组创缘组织中TNF-α水平在伤后1、3、5天均显著低于对照组(P< 0.01);NPWT 组中IL-1β的水平在实验过程中没有显著变化,对照组中IL-1β表达在实验开始前3天显著升高(P< 0.01);NPWT组创缘组织中VEGF的表达量在实验第3天显著升高(P<0.01),并持续到实验结束,对照组在实验第3天后表达水平逐渐升高,但仍显著低于 NPWT 组;TGF-β1 表达水平在实验开始后第1天,NPWT 组即显著高于对照组(P< 0.01)并在实验第3天达到峰值。上述结果表明,NPWT 能促进创面愈合,并能引起广泛的生物学效应。  2)通过 RNA-seq 技术成功构建了各样本的转录组,具体分析结果如下:(1) 得到864个显著差异mRNAs,其中上调610个,下调254个;预测到共有37个显著差异circRNAs, 12个上调和25个下调;108个显著表达差异lncRNAs, 68个上调,39个下调;67 个具有显著差异 miRNAs,其中37 个上调,30 个下调。(2) 通过生物信息学分析筛选出与miRNAs存在关系的差异显著的外显子型circRNAs有5个,与其存在 ceRNA 关系的 miRNAs 有 4 个,包括 mmu-miR-877-3p, mmu-miR-669m-5p, mmu-miR-1224-3p, mmu-miR-497a-5p,它们调控52个显著差异的 mRNA。分析显示这些基因功能集中在免疫反应、炎症应答、病毒防御等免疫功能相关的基因表型。筛选出差异显著的长度大于200bp lncRNAs有107个,GO 本体分析结果显示其与circRNAs的结果完全一致;而与这些lncRNAs存在ceRNA关系的 miRNAs 中有 3 个与 cricRNAs 也存在 ceRNA 关系,即 mmu-miR-669m-5p, mmu-miR-1224-3p, mmu-miR-497a-5p。故存在功能交集并受到circRNAs 和 lncRNAs共同调控的显著差异基因有 44 个 mRNAs,综上所述,经生物信息分析,课题组筛选出3个circRNAs、5个lncRNAs、3个miRNAs、44个mRNAs可能是NPWT 促进创面愈合中发挥关键作用的分子,功能集中在免疫反应、炎症应答、病毒防御等免疫功能相关的基因表型。通过对上述显著差异的 cricRNAs、lncRNAs、miRNAs和 mRNAs 等分子的表达情况进行 qPCR 实验验证,并对 mRNAs 编码的蛋白进行western blotting 实验验证。qPCR验证结果与测序检测结果一致,western blotting验证,确定TIFA、GLA、PLCB2、CD84及SLFN9等分子在实验组中出现显著上调,这与测序检测结果基本一致。  结论  1. 烧伤感染创面可引起小鼠创面局部组织中细菌增殖,炎性反应增高,血流灌注降低,阻碍创面愈合,NPWT 治疗可减轻创面局部感染,增加血流灌注,抑制抗炎因子表达,促进生长因子表达,加速创面愈合进程。  2. 应用转录组测序技术,在构建小鼠转录组表达谱基础上,通过生物信息分析发 现 , NPWT 可 能 是 通 过 mmu_circ_0004796, mmu_circ_0011322, mmu_circRNA_Hnrnpll, LOC102634528, LOC102639837, LOC102639918, 4930431P03Rik, Gm10782 调控mmu-miR-669m-5p, miR-1224-3p和miR-497a-5p 继而影响TIFA, GLA, CD300a, PLCB2, EIF2AK2, CD84, SLFN9, Lasp1, GDF11等的表达发挥促进创面愈合作用。
其他文献