季节性与常年性变应性鼻炎鼻黏膜上皮细胞基因表达生物信息学分析

作者：孙立薇; 刘子钰; 沙骥超; 孟粹达; 朱冬冬^*

来源：中华耳鼻咽喉头颈外科杂志, 2022, 57(04): 425-432.

• 鼻炎, 变应性, 常年性
• 鼻炎, 变应性, 季节性
• 转录组测序
• 生物信息学

目的通过对季节性与常年性变应性鼻炎(AR)患者鼻黏膜上皮细胞的基因表达进行转录组测序及生物信息学分析, 获得季节性AR与常年性AR鼻黏膜上皮细胞基因表达的差异。方法体外培养人鼻黏膜上皮细胞系(human nasal epithelial cells, HNEpC), 分别给予100 μg/ml 蒿(mugwort)或户尘螨(house dust mite, HDM)提取物处理24 h, 提取细胞总RNA, 实时荧光定量聚合酶链反应(quantitative real-time polymerase chain reaction, qPCR)检测细胞因子白细胞介素(IL)6、IL-8、IL-33以及胸腺基质淋巴细胞生成素(thymic stromal lymphopoietin, TSLP)的表达。2019年11月至2020年11月, 就诊于吉林大学中日联谊医院耳鼻咽喉头颈外科的季节性AR、常年性AR患者以及健康对照者各3例, 体外培养患者原代鼻黏膜上皮细胞, 给予相应过敏原处理24 h, 提取细胞总RNA进行转录组测序, 对结果进行生物信息学分析。以SPSS 22.0对数据进行统计学分析。结果 qPCR结果显示, 蒿提取物与HDM提取物处理的HNEpC细胞因子IL-6、IL-8、IL-33以及TSLP变化趋势相同。而对季节性AR、常年性AR患者与健康对照者鼻黏膜上皮细胞转录组测序分析发现, 二者受到相应过敏原处理后生物学过程及信号通路存在差异。基因本体(gene ontology, GO)富集分析显示, 蒿过敏AR患者差异表达基因(differentially expressed genes, DEG)主要富集在氧化还原过程、凋亡负向调控过程、细胞黏附过程;HDM过敏AR患者DEG则主要富集在细胞黏附、细胞增殖的负向调控及药物反应的生物学过程中。京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)信号通路富集分析显示, 蒿过敏AR患者DEG在花生四烯酸代谢、p53信号通路及转化生长因子β(TGF-beta)信号通路中存在显著富集, 而HDM过敏AR患者DEG主要富集在细胞周期、Fanconi贫血通路及DNA复制信号通路。基因探针富集分析(Gene Set Enrichment Analysis, GSEA)显示, 蒿过敏AR患者在炎性反应、肿瘤坏死因子/核因子κB(TNF-α/NF-κB)信号通路、IL-2/STAT5信号通路显著上调, 可能促进炎性反应;HDM过敏AR患者在G2M、E2F、MYC显著下调, 可能抑制细胞增殖。蛋白质相互作用网络显示, TNF与CDK1分别为蒿、HDM过敏AR患者蛋白质相互作用网络的中心, 是有最多相互作用的蛋白。结论季节性AR与常年性AR可能通过影响鼻黏膜上皮细胞的不同生物学过程及信号通路, 从而导致AR的发生发展存在差异。

• 单位
  生命科学学院; 吉林大学中日联谊医院; 吉林大学