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糖尿病足溃疡差异表达基因的筛选与功能分析及临床验证

王鹏 陈昭宏 蒋丽媛 周小茜 贾赤宇 肖厚安

王鹏, 陈昭宏, 蒋丽媛, 等. 糖尿病足溃疡差异表达基因的筛选与功能分析及临床验证[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2022, 38(10): 944-951. DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20220731-00328.
引用本文: 王鹏, 陈昭宏, 蒋丽媛, 等. 糖尿病足溃疡差异表达基因的筛选与功能分析及临床验证[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2022, 38(10): 944-951. DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20220731-00328.
Wang P,Chen ZH,Jiang LY,et al.Screening, functional analysis and clinical validation of differentially expressed genes in diabetic foot ulcers[J].Chin J Burns Wounds,2022,38(10):944-951.DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20220731-00328.
Citation: Wang P,Chen ZH,Jiang LY,et al.Screening, functional analysis and clinical validation of differentially expressed genes in diabetic foot ulcers[J].Chin J Burns Wounds,2022,38(10):944-951.DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20220731-00328.

糖尿病足溃疡差异表达基因的筛选与功能分析及临床验证

doi: 10.3760/cma.j.cn501225-20220731-00328
基金项目: 

陕西省重点研发计划 S2021-YF-YBSF-0936

西安市卫生健康委员会基金项目 2020yb21, 2022yb03, 2022yb04, 2022yb05

福建医科大学附属协和医院2020年省重点实验室开放课题 XHZDSYS202004

详细信息
    通讯作者:

    肖厚安,Email:xiaohouan@163.com

Screening, functional analysis and clinical validation of differentially expressed genes in diabetic foot ulcers

Funds: 

Key Research and Development Plan of Shaanxi Province of China S2021-YF-YBSF-0936

Xi'an Health Commission Fund Project 2020yb21, 2022yb03, 2022yb04, 2022yb05

2020 Provincial Key Laboratory Open Project of Fujian Medical University Affiliated Union Hospital XHZDSYS202004

More Information
  • 摘要:   目的  筛选糖尿病足溃疡(DFU)的差异表达基因(DEG)并对其进行功能分析与临床验证,以期为慢性难愈性创面的表观遗传学治疗奠定理论基础。  方法  采用观察性研究方法。选取基因表达综合数据库(GEO)中的DFU患者基因表达谱数据集GSE80178,采用GEO2R工具分析筛选数据集中3个正常皮肤组织样本与6个DFU组织样本之间的DEG。对筛选出的DEG,采用R语言程序包中ClusterProfiler、org.Hs.eg.db、GOplot和ggplot2分别进行生物学过程、分子功能、细胞组分的基因本体论(GO)富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析;采用STRING数据库进行蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)分析,筛选DEG中的关键基因,用Cytoscape 3.9.1软件中Cytohubba插件进行关键基因的GO富集分析。取厦门大学附属翔安医院2018年9月—2021年3月收治的15例DFU患者(男7例、女8例,年龄55~87岁)的DFU组织和15例急性创面患者(男6例、女9例,年龄8~52岁)术后弃用的正常皮肤组织,分别采用实时荧光定量反转录PCR法与免疫组织化学法检测富含脯氨酸的小重复蛋白1A(SPRR1A)和晚期角质化包膜蛋白3C(LCE3C)的mRNA与蛋白表达。对数据行独立样本t检验。  结果  与正常皮肤组织比较,从DFU患者DFU组织中筛选出492个差异表达显著的DEG(校正P<0.05或校正P<0.01),包括363个上调DEG和129个下调DEG。GO术语分析显示,DEG在皮肤发育、角质形成细胞(KC)分化、角质化、表皮发育、表皮细胞分化等方面显著富集(校正P值均<0.01);KEGG通路分析显示,DEG在肿瘤相关微小RNA、Ras相关蛋白1信号通路和多能干细胞调控信号通路等方面显著富集(校正P值均<0.01)。PPI分析显示,内披蛋白、SPRR1ASPRR1BSPRR2BSPRR2ESPRR2FLCE3CLCE3E、角蛋白16(均为下调DEG)和丝聚蛋白(为上调DEG)为从DFU患者DFU组织中筛选出的DEG中的关键基因,其显著富集于角质化、KC分化、表皮细胞分化、皮肤发育、表皮发育、多肽交联等GO术语(校正P值均<0.01)。DFU患者DFU组织中SPRR1A和LCE3C的mRNA表达量分别为0.588±0.082与0.659±0.098、蛋白表达量分别为0.22±0.05与0.24±0.04,分别明显低于急性创面患者正常皮肤组织的1.069±0.025与1.053±0.044(t值分别为20.91、13.66,P值均<0.01)、0.38±0.04与0.45±0.05(t值分别为9.69、12.46,P值均<0.01)。  结论  相较于正常皮肤组织,DFU患者DFU组织中存在DEG谱,且DEG显著富集于KC分化及角蛋白功能方面;关键DEG与KC生物学功能相关,在DFU患者DFU组织中的低表达可能阻碍溃疡愈合。

     

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  • 1  DFU患者DFU组织相较于正常皮肤组织的DEG可视化火山图

    注:FDR为错误发现率,差异倍数为糖尿病足溃疡(DFU)组织与正常皮肤组织基因表达量的比值;水平虚线向上为校正P<0.05的差异表达基因(DEG),蓝色散点为筛选出的下调DEG,红色散点为筛选出的上调DEG

    2  DFU患者DFU组织相较于正常皮肤组织的差异表达基因的基因本体论富集分析中富集程度排名前20者

    注:DFU为糖尿病足溃疡,RAGE为晚期糖基化终末产物受体

    3  DFU患者DFU组织相较于正常皮肤组织的差异表达基因的京都基因与基因组百科全书富集分析中富集程度排名前20者

    注:DFU为糖尿病足溃疡,JAK-STAT为酪氨酸蛋白激酶-信号转导及转录激活因子,Rap1为Ras相关蛋白1

    4  DFU患者DFU组织相较于正常皮肤组织的DEG的蛋白质-蛋白质相互作用分析中结合分数排名前100者

    注:DFU为糖尿病足溃疡;红色为上调差异表达基因(DEG),绿色为下调DEG;四边形中DEG为最大集团中心性分数排名前10者,即关键基因;各图形中文字代表各基因名称

    5  免疫组织化学染色后观察DFU患者DFU组织与急性创面患者正常皮肤组织中SPRR1A和LCE3C的蛋白表达分布(均为棕黄色) 二氨基联苯胺-苏木精×200。5A.正常皮肤组织可见细胞内较多SPRR1A蛋白分布;5B.DFU组织细胞内SPRR1A蛋白分布较图5A少;5C.正常皮肤组织可见细胞内较多LCE3C蛋白分布;5D.DFU组织细胞内LCE3C蛋白分布较图5C少

    注:DFU为糖尿病足溃疡,SPRR1A为富含脯氨酸的小重复蛋白1A,LCE3C为晚期角质化包膜蛋白3C

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  • 收稿日期:  2022-07-31

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