基于全基因表达谱早发和晚发子痫前期分子机制的研究

来源 :广州医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangyongqiangis250
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背景:  子痫前期(Preeclampsia)是严重的妊娠期合并症,是孕产妇发病率和死亡率最高的疾病之一,约占全球孕产妇死亡的3%到5%。目前针对子痫前期尚无有效的治疗措施,终止妊娠是唯一的治愈手段,因此,子痫前期成为导致早产的重要原因之一,增加了新生儿死亡率以及高额的医疗健康护理费用。子痫前期对健康的影响不止局限于妊娠期,它也是远期心血管疾病的独立危险因素。暴露于母体子痫前期的子代在其一生中患高血压,糖尿病,中风和精神疾患的风险远远高于正常胎儿。在过去的30年间,关于子痫前期的发病机制和生理病理机制的研究不断开展,以期寻找预测子痫前期的生物标志物,治疗途径及其易感因素。  子痫前期根据疾病的轻重程度可划分为轻度子痫前期和重度子痫前期,但是,此划分标准没有考虑孕周这个能够预测孕产妇和围产儿结局的重要临床变量。在70年代末80年代初,大量专家学者通过发病孕周将子痫前期区分为早发子痫前期和晚发子痫前期。然而,两者至今尚无统一的分界标准,多数学者将34周作为分型界限,将早发子痫前期定义为发病孕周在34周之前的子痫前期,晚发子痫前期则在34周之后。尽管早发子痫前期和晚发子痫前期表现出一些重叠的临床特点,但它们涉及不同的孕产妇和围产儿的预后,生物标志物,基因和环境危险因子,遗传性和临床特征。研究发现,早发子痫前期孕产妇死亡风险明显增加,32周前发生子痫前期的孕产妇死亡率是足月子痫前期的20倍。子痫前期使孕产妇因心血管疾病死亡的风险增加7.1-8.1倍。同样,依据嗜中性粒细胞功能和细胞因子水平的研究数据发现早发子痫前期与晚发子痫前期可能是性质不同的两种疾病。早发子痫前期更倾向于“胎源性疾病”,主要与滋养细胞侵袭不足,螺旋小动脉重塑障碍,胎盘灌注不良有关,从而导致胎儿生长受限,异常子宫和脐带血流多普勒评估,低出生体重,多种器官紊乱,甚至围产期死亡等更严重的母婴结局。而晚发子痫前期被认为是母体性疾病,与母体微血管疾病有关,例如慢性高血压或者母体的遗传倾向。通常涉及更大的胎盘血流量,正常的胎儿生长,正常的子宫和脐带血管多普勒值,正常的出生体重和更良好的母婴结局。  微阵列技术,是融合电子学,计算机科学,生命科学及光电化学于一体的一项新兴技术,借鉴了计算机芯片的原理,通过检测固体表面已知序列的基因探针与被测的标记后核酸序列相应位置杂交探针,从而完成对基因信息的快速检测。目前,随着分子生物学技术的飞速发展,基因芯片技术的开发,在研究基因表达谱分析,基因突变及多态性分析、基因组测序、发现新基因、基因芯片绘制图谱等方面的广泛运用,使人们能够快速、高效获得大量基因表达模式,分析调控过程,并从中筛选差异表达基因,从而打破了一种疾病一种基因的陈旧模式,解决了传统方法中无法整体宏观研究基因表达及功能等缺陷。  第一部分早发子痫前期和晚发子痫前期基因表达谱分析  目的:  采用基因芯片技术,研究早发子痫前期与晚发子痫前期胎盘基因表达谱的改变,筛选早发子痫前期和晚发子痫前期差异表达基因,从基因表达水平探讨两者发病的不同分子学机制,并为早发子痫前期及晚发子痫前期标志物候选基因的筛选提供依据。  方法:  1.试验对象:选取2014年2月至2015年3月在广东省妇幼保健院分娩的妇女共25例,其中,早发子痫前期7例,晚发子痫前期8例,及与之孕周相对应的早产对照组5例和正常对照组5例。早发子痫前期和晚发子痫前期的诊断标准参考卫生部规划全国高等学校教材妇产科学第8版。早产对照组中产妇均是由于宫颈机能不全或子宫畸形所致,不伴其他合并症。以上均为单胎妊娠。  2.取样:取得研究对象知情同意后,于胎盘娩出后立即选择母体面靠近中央脐带周围2cm处,在胎盘无钙化,梗死和纤维蛋白沉积的区域剪取胎盘组织0.5cm×0.5cm×0.5cm各三份。使用0.9%无菌生理盐水充分漂洗后立即浸泡于约1.0毫升的RNA保存液中,保存于-80℃待测。  3.全部标本采用TotalRNAIsolation试剂盒(Takara)提取胎盘组织总RNA,操作步骤参考试剂盒说明书。使用NanoDrop2000分光光度计测定总RNA浓度,采取琼脂糖凝胶电泳进行RNA的质量检测。  4.使用PrimeScript?II1ststrandcDNASynthesis试剂盒(Takara)将总RNA逆转录为cDNA,并应用LowInputQuickAmpLabeling试剂盒使用荧光染料Cy3和Cy5进行标记。cDNA纯化后再次采取琼脂糖凝胶电泳对RNA的完整性进行评估。  5.使用Agilent公司生产的SurePrintG3HumanGE8x60Kv2MicroarrayChips,GeneExpressionHybridization试剂盒,按照说明书步骤,使用杂交箱,芯片扫描仪进行芯片杂交、洗涤与扫描。  6.微阵列数据通过美国安捷伦公司分析软件(AgilentFeatureExtractionSoftware)提取,去除低密度的信号,使每个基因的80%以上的信号值>800。使用Loessnormalization方法校正信号值。使用SAMv4.01software筛选差异表达基因(DEGs),假阳性率设置为5%(q-valueof<0.05)。筛选出倍数变化≥2或者q值小于0.05的基因作为差异表达基因。使用DAVIDv6.7软件进行富集分析,并将DR≤0.05视为具有统计学差异,确定这些基因富集的生物学通路。  7.选择其中显著差异表达基因中的11个使用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)进行验证。使用7500real-timePCRsystem(AppliedBiosystems)和SYBRGreenRealtimePCRMaterMix(Takara)进行实时荧光定量PCR。每个PCR反应均设置三个复孔,使用glyceraldehyde3-phosphatedehydrogenase(GAPDH)作为内参。  8.使用蛋白免疫印迹法(Westernblotting)对其中2个分泌基因从蛋白水平进行验证。  结果:  1.四组产妇在年龄,产前体重指数均没有显著差异,早发子痫前期组与晚发子痫前期组的收缩压和舒张压没有统计学差异,子痫前期组的胎盘和新生儿体重明显低于其对照组,而子痫前期组的平均孕周与其对照组均无统计学差异。  2.非监督聚类分析显示,早发子痫前期组明显聚类在一起,而晚发子痫前组中一部分与对照组交叉,早产对照组与正常对照组聚类在一起无法区分。  3.在早产对照组与正常对照组比较中,未发现明显差异表达基因。有627个基因在早发子痫前期相较晚发子痫前期差异表达,其中,177个基因在早发子痫前期表达上调,450个基因在早发子痫前期表达下调。GO分析显示差异表达基因在免疫炎症反应,细胞表面受体相关信号传导,细胞粘附,母体妊娠和血管生成等生物途径显著富集。  4.qRT-PCR显示GREM2(P<0.01),LEP(P<0.01),PSG11(P<0.05),SIGLEC6(P<0.01),ANG2(P<0.01)在早发子痫前期相对晚发子痫前期显著增高。而GPR124(P<0.01),MRGPRF(P<0.02),HLA-B(P<0.0085),S100A8(P<0.01),PLA2G7(P<0.01),TNFSF10(P<0.01)和AOC3(P<0.05)在早发子痫前期相对晚发子痫前期显著降低。  5.Westernblotting显示GREM2分泌蛋白水平(P<0.05)在早发子痫前期胎盘组织中相较晚发子痫前期显著增高,而GPR124分泌蛋白水平(P<0.05)在早发子痫前期胎盘组织相较晚发子痫前显著降低。  结论:  1.根据非监督聚类分析显示,早发子痫前期主要起源于胎盘,而晚发子痫前期更倾向于母体性疾病,通常涉及较轻的胎盘改变。  2.通过对早产对照组及正常对照组差异表达基因的分析,发现妊娠晚期胎盘的基因表达受孕周影响较少。  3.早发子痫前与晚发子痫前期基因表达谱不同表明两者具有不同的分子学机制,涉及免疫炎症反应,细胞表面受体相关信号传导,细胞粘附,母体妊娠和血管生成等生物途径,支持早发子痫前期与晚发子痫前期可能是两种疾病这一推断。  4.筛选出的部分基因可作为早发子痫前期发生机制和早期分子诊断的候选基因,有待于进行进一步验证和深入研究。  第二部分早发和晚发子痫前期血清分泌蛋白的检测  目的:  检测早发子痫前期和晚发子痫前期患者血清中ANG2,GREM2,PSG3及PSG11水平,探讨其与子痫前期发病机制的关系及对子痫前期的诊断价值,寻找有可能成为预测、诊断和治疗子痫前期的分子标志物。  方法:  1.试验对象:取2014年2月至2015年3月与广东省妇幼保健院分娩的妊娠妇女150例进行分组,包括早发子痫前期组50例,晚发子痫前期组50例及与其年龄,孕周相匹配的无伴妊娠期合并症的正常对照组50例。  2.取样:所有研究对象均于入院未进行任何处理抽取肘静脉血,使用抗凝管3支,每支4ml。使用低温高速离心机在-4℃下采取2500r/min,离心10分钟。留取上清液,置于无菌EP管中,放于-80℃低温冰箱保存。  3.使用酶联免疫吸附试验(ELISA)试剂盒,严格按照说明书步骤,测定血清ANG2,GREM2,PSG3,PSG11蛋白OD值,并计算蛋白浓度。比较早发子痫前期和晚发子痫前期蛋白标志物水平的差异。  4.绘制受试者工作曲线,计算分子标志物诊断子痫前期的灵敏度和特异度。  结果:  1、孕妇血清ANG-2水平在早发子痫前期和晚发子痫前期没有统计学差异(P>0.05),早发子痫前期和晚发子痫前期的ANG2水平均高于正常对照组。血清ANG2水平在截断值为12.04ng/mL诊断子痫前期的灵敏度为71%,特异度为87%。  2、孕妇血清GREM2水平在早发子痫前期和晚发子痫前期没有统计学差异(P>0.05),早发子痫前期和晚发子痫前期组的GREM2水平均低于正常对照组。血清GREM2水平在截断值为488.9pg/mL诊断子痫前期的灵敏度为69.23%,特异度为80%  3、孕妇血清PSG3和PSG11水平在早发子痫前期,晚发子痫前期及正常对照组没有明显统计学差异(P>0.05)。  结论:  1、孕妇血清ANG2水平在子痫前期患者中相对于正常产妇高表达,ANG2升高对子痫前期的发生和发展可能起促进作用。  2、孕妇血清GREM2水平在子痫前期患者中相对于正常产妇明显降低,GREM2降低可能与子痫前期的发生有关。  3、血清ANG2≥12.04ng/mL,GREM2≤488.9pg/mL对子痫前期具有诊断意义。  4、PSG3和PSG11在母体血清中的水平受多种因素影响,在子痫前期与正常产妇没有差异。
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