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糖尿病(Diabetes Mellitus,DM)是一组以慢性高血糖为特征的多因素的代谢异常综合征,它是全球性的主要致死,致残及耗费巨大的疾病之一。糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)作为糖尿病严重并发症之一,已成为糖尿病患者致盲的首位原因。随着人口老龄化和生活习惯的改变及医疗检测水平的提高,我国糖尿病视网膜病变的发病率逐年提高,筛选并研究糖尿病视网膜病变与正常组织的差异表达基因,不仅可帮助阐明糖尿病视网膜病变发生发展的分子机理,而且可为临床提供有价值的诊断指标及治疗的基因标靶。基因表达高通量研究技术及生物信息学的发展有力地推动了糖尿病视网膜病变相关基因的研究。基因表达系列分析(SAGE)数据库提供的免费在线分析软件,可以比较任意数据集组合之间的基因差异表达,进一步深入分析而得到糖尿病视网膜病变与正常组织的差异表达基因。
目的:本研究通过构建并对比糖尿病大鼠视网膜与正常大鼠视网膜SAGE文库,探讨糖尿病大鼠视网膜与正常大鼠视网膜基因表达特征与差异,筛选可能的糖尿病视网膜病变标志物。方法:选取七周龄Sprague Dawley大鼠,体重200-250g,随机分为正常组、糖尿病组。其中糖尿病组采用1%链脉佐菌素(streptozot-ocin STZ)按照50mg/kg剂量,采用双次尾静脉注射诱导糖尿病形成。以SAGE技术构建SD大鼠糖尿病视网膜病变及正常大鼠视网膜细胞的SAGE文库,并进行测序,对结果应用SAGESoftware V4.5进行分析比对。在六个连续的时间点,采用Real-time PRC、Northern Blot及酶活性检测技术对差异表达最显著的转录子进行进一步研究研究。结果:一个月时,在对照库共获取24637个标签,糖尿病库共获取32551个标签。从视网膜SAGE的角度来看,有10348独特标签属于对照库,而13452独特标签属于糖尿病库, 其中有137差异表达的基因被认为是与糖尿病有关。其中5个差异表达最显著的转录子,分别为谷氨酰胶合成酶(Glutamine synthetase GS),捕获子3(Arrestin 3),转铁蛋白(Transferrin),视紫红质(Rhodopsin)和RIMS1(Rab3 effector)。对差异表达最为显著的GS进行进一步研究发现,Real-time PRC对GS的表达研究结果显示GS呈现经时下调的表达,Northern Blot分析证实了GS的经时性下调表达。同时进行的GS酶活性检测显示,GS合成能力也在慢性视网膜病变中经时下调。结论:用SAGE技术获得了糖尿病视网膜病变视网膜及正常视网膜大鼠细胞基因表达谱及其丰度的量化信息,为进一步的研究提供了基础。通过进一步的研究对Sage最显著下调的基因GS的表达进行了验证,并发现GS的mRNA的表达从第一个月至第十二个月随时间呈下降趋势,视网膜GS活性在各个时间点较对照组有明显下降,并可见GS呈现一个随时间下降的下调表达趋势。GS与慢性糖尿病视网膜病变的病程密切相关。可能是潜力型的标示慢性糖尿病视网膜病变的生物标识物。