他克莫司致移植后高血糖相关胰岛细胞差异表达基因鉴定及功能通路分析

作者：李璐; 杨希; 赵丽娟; 黄明珠^*

来源：中华移植杂志(电子版), 2021, 15(01): 1-10.

DOI：10.3877/cma.j.issn.1674-3903.2021.01.001

• 他克莫司
• 胰岛
• 移植后新发糖尿病
• 立即早期响应蛋白3

目的研究他克莫司致移植后高血糖相关胰岛细胞差异表达基因、富集功能通路与共表达网络。方法利用美国国立生物技术信息中心GEO公共数据库中GSE140230 RNA测序芯片分析他克莫司和PBS处理后人胰岛细胞差异表达基因,并对差异基因进行富集通路功能注释,通过加权基因共表达网络分析他克莫司相关共表达模块枢纽基因,并采用GSE156903 RNA测序芯片和他克莫司致小鼠高血糖动物模型对主要差异表达基因进一步行验证。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果使用GraphPad Prism 6软件进行非配对t检验分析。P<0.05为差异有统计学意义。结果 GSE140230 RNA测序芯片分析共鉴定出他克莫司和PBS处理后人胰岛细胞差异表达基因268个,这些差异表达基因形成的蛋白-蛋白相互作用网络中有126个节点和176条边,其中INS、AGT、GAST和ADRA1D为枢纽基因。MCODE插件鉴定蛋白-蛋白相互作用网络中有5个紧密联系模块。基因集富集分析结果显示这些差异表达基因富集于细胞表面受体信号通路、磷代谢过程、含磷酸盐化合物代谢过程、多细胞生物过程正向调控及G蛋白偶联受体信号通路,上述富集通路中包含38个差异基因,其中上调差异基因均存在于G蛋白偶联受体信号通路,下调差异基因富集于其他4条功能通路。加权基因共表达网络分析(WGCNA)共聚类出12个共表达基因模块,其中黄色模块与他克莫司致胰岛细胞损伤正相关度最高(r=0.64,P=0.07),主要富集于胰岛素抵抗和硫代谢等通路;黑色模块负相关度最高(r=-0.60,P=0.09),主要富集于腺苷5′-单磷酸激活蛋白激酶信号通路、亨廷顿病、军团菌病及长寿调节途径-多物种等通路。WGCNA共表达网络分析结果提示黄色模块及黑色模块与他克莫司高度相关,其中黑色和黄色模块分别含有61、56个枢纽基因;黄色模块关键差异基因为LDLRAD3与JMY,黑色模块为IER3与KISS1R。qRT-PCR检测结果显示,DMSO处理组IER3相对表达量(0.20±0.02)高于他克莫司处理组(0.14±0.02),差异有统计学意义(t=3.288,P<0.05),其余关键差异基因表达差异均无统计学意义(t=0.486、0.742和1.731,P均>0.05)。GSE156903 RNA测序芯片分析显示,IER3为他克莫司处理组表达下调的基因。免疫荧光结果显示他克莫司处理组小鼠IER3蛋白表达量下降;荧光共定位分析显示DMSO处理组中约99%胰岛素阳性染色区域显示为IER3阳性染色,而他克莫司处理组仅约65%胰岛素阳性细胞共表达IER3。STRING数据库分析结果显示,IER3与蛋白磷酸酶2相关基因、丝裂原活化蛋白激酶相关基因、TNF和SLC37A2等存在蛋白-蛋白相互作用。结论 IER3可能为他克莫司致移植后新发糖尿病(PTDM)重要调节基因,可能可以作为PTDM防治潜在药物治疗靶点。

• 单位
  浙江大学医学院附属第一医院