胡新梅，農清清

廣西醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院環(huán)境衛(wèi)生學教研室，廣西南寧 530021

炎性肝細胞腺瘤相關基因的生物信息學分析

胡新梅，農清清

廣西醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院環(huán)境衛(wèi)生學教研室，廣西南寧 530021

目的 利用生物信息學技術篩選炎性肝細胞腺瘤差異表達基因并分析其功能。 方法 篩選GSE11819數(shù)據(jù)集的差異表達基因，進行GO分析和Pathway通路分析，并繪制蛋白互作網絡圖。 結果 研究發(fā)現(xiàn)297個差異表達基因。上調基因主要集中在單純皰疹病毒感染、同種異體移植排斥反應、移植物抗宿主病通路等。下調基因主要集中在化學致癌作用、視黃醇代謝、細胞色素P450異生物的代謝等通路。并發(fā)現(xiàn)HLA-B上調基因及ALB、CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2B6、CYP2C19、CYP3A4、CYP3A7、CYP4A11、UGT1A8下調基因在蛋白互作網絡中起關鍵作用。結論炎肝細胞腺瘤的形成可能涉及到多種基因，為進一步研究炎性肝細胞腺瘤提供了思路。

炎性肝細胞腺瘤；生物信息學；差異基因

肝細胞腺瘤 （hepatocellular adenma,HCA）臨床少見，多發(fā)于年輕女性，常無典型臨床表現(xiàn)。肝細胞腺瘤有幾種不同的亞型，其中炎性肝細胞腺瘤（Inflammatory hepatocellular adenma,IHCA）所占比例高達40%～50%[1]。該病近年來發(fā)病呈上升趨勢，具有破裂出血和癌變可能并且與原發(fā)性肝癌鑒別困難。因此，對炎性肝細胞腺瘤的鑒別診斷極其重要。該文從GEO數(shù)據(jù)庫下載炎性肝細胞腺瘤基因芯片數(shù)據(jù)集，利用生物信息學對其相關基因進行挖掘，為進一步研究炎性肝細胞腺瘤提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 IHCA基因表達譜的數(shù)據(jù)信息

從GEO數(shù)據(jù)庫（http：//www.gcbi.com.cn）下載IHCA實驗數(shù)據(jù)集：GSE11819，該數(shù)據(jù)研究采用的是Affymetrix公司的Human Genome U133A Array平臺的16個樣本，其中8個為IHCA患者樣本數(shù)據(jù)，8個為非IHCA供者樣本數(shù)據(jù)。

1.2 差異表達基因篩選、GO分析以及Pathway分析

進入GCBI在線實驗室（http：//www.gcbi.com.cn）,建立差異基因分析、GO分析和Pathway分析方案，將樣本數(shù)據(jù)集GSE11819上傳至GCBI在線實驗室。

1.3 繪制差異表達基因蛋白互作網絡圖

將差異表達基因上傳至STRING (http：//string-db. org)在線分析軟件進行分析。

1.4 參數(shù)設置

建立好方案后，設置各模塊參數(shù)。差異基因分析：|foldchange|＞2，P＜0.05，Q＜0.05；GO分析：包括生物學過程、分子功能、細胞組分，設置P＜0.05,FDR＜0.05；Pathway分析：設置P＜0.05；STRING蛋白網絡圖繪制采用默認參數(shù)。

2 結果

2.1 差異基因分析結果

共得到297個差異表達基因，其中上調基因175個，下調基因122個。上、下調表達變化的前10個基因分別見表1、表2。同時得到差異基因火山圖（圖1）以及分層聚類的結果（圖2）。

2.2 GO功能富集分析

表達上調的基因主要參與蛋白結合、MHC類 II受體活性等分子功能；涉及的生物學過程有干擾素γ介導的信號通路、細胞因子介導的信號通路等；參與的細胞組分有內質網膜食管腔側、質膜等。表達下調的基因主要參與鐵離子結合、電子載體活性等分子功能；涉及的生物學過程有小分子代謝過程、異生代謝過程等；參與的細胞組分有內質網膜、胞質溶膠等，見表3、表 4。

表1 上調差異表達基因（TOP10）

表2 下調差異表達基因（TOP10）

圖1 差異表達基因火山圖

圖2 差異表達基因聚類熱圖

表3 上調差異表達基因富集分析（TOP3）

表4 下調差異基因的富集分析（TOP3）

2.3 Pathway通路分析

表達上調的基因主要集中在單純皰疹感染信號通路、同種異體移植排斥信號通路、移植物抗宿主病信號通路等。表達下調的差異表達基因主要集中代謝途徑、化學致癌作用、視黃醇代謝、細胞色素P450異生物的代謝等通路，見表5、表6。

表5 上調差異表達基因所涉及的生物學通路（TOP5）

表6 下調差異表達基因所涉及的生物學通路（TOP5）

2.4 繪制差異表達基因的蛋白互作網絡圖

分別將上、下調基因上傳至STRING在線軟件，結果如圖3、圖4所示，上調基因中以HLA-B蛋白與其他≥5個蛋白存在相互作用關系；下調基因中以ALB、CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2B6、CYP2C19、CYP3A4、CYP3A7、CYP4A11、UGT1A8蛋白與其他≥5個蛋白存在相互作用關系。

圖3 175個上調差異表達基因的蛋白-蛋白相互作用圖

圖4 122個下調差異表達基因的蛋白-蛋白相互作用圖

3 討論

肝細胞腺瘤是一種極其罕見的腫瘤，特別是在亞洲[2]，多見于年輕女性，通常是由于服用避孕藥所致。HCA有破裂出血的風險以及發(fā)生癌變的可能，國外報道癌變率達到6.3%～8.0%，破裂出血率為18.8%～40.0%[3]。然而區(qū)分HCA與高分化原發(fā)性肝癌比較困難[4]。肝細胞腺瘤可分成不同的亞型[5]，包括：①肝細胞核因子1α陰性的肝細胞腺瘤（H-HCA）；②β-鏈蛋白陽性的肝細胞腺瘤（b-HCA）;③炎性肝細胞腺瘤（I-HCA）；④不確定型。其中炎性肝細胞腺瘤比例高達40%～50%。因此提高對炎性肝細胞腺瘤的認識具有一定的臨床意義。

該次研究運用生物信息學的方法分析炎性肝細胞腺瘤基因芯片數(shù)據(jù)集，結果發(fā)現(xiàn)297個差異表達基因，其中上調基因175個，下調基因122個。對差異表達基因進行蛋白-蛋白相互作用網絡分析發(fā)現(xiàn)表達上調基因網絡HLA-B蛋白與其他≥5個蛋白存在相互作用關系；下調基因網絡以 ALB、CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2B6、CYP2C19、CYP3A4、CYP3A7、CYP4A11、UGT1A8蛋白與其他≥5個蛋白存在相互作用關系。HLA-B來自人類白細胞抗原系統(tǒng)即人類主要組織相容性復合體，該系統(tǒng)編碼產物稱為HLA分子，HLA分子在機體免疫應答和免疫調節(jié)中均起重要作用，其與腫瘤的關系一直備受關注。Fukusato等[6]發(fā)現(xiàn)肝腫瘤的HLA I類分子的表達程度高于正常組織，Sung CH等[7]報道了10個肝癌細胞系均表達HLA I分子。下調表達基因網絡圖中的關鍵基因主要來自CYP450家族。CYP酶也稱細胞色素氧化酶P450，主要存在于肝臟和小腸中?，F(xiàn)已清楚細胞色素P450和肝臟代謝有關，是藥物和其他內、外源物的主要代謝酶[8]。CYP450s抑制劑能夠減少CYP450s表達量或降低其活性，造成CYP450s對應的底物代謝過慢，從而使這些底物在體內聚集，造成不良反應甚至是毒性的發(fā)生[9]。該研究結果中炎性肝細胞腺瘤患者體內CPY450s表達下調，從而很有可能影響藥物在肝臟中的代謝，從而造成肝臟的損傷。

綜上所述，該研究運用生物信息學的方法，對來自炎性肝細胞腺瘤的基因芯片表達譜數(shù)據(jù)進行差異表達基因分析和基因通路富集分析，篩選出影響炎性肝細胞腺瘤上調或下調基因及其相關通路，進一步做了蛋白質互作網絡，為將來的炎性肝細胞瘤研究提供參考依據(jù)。

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R57

A

1672-5654（2017）02（b）-0055-04

10.16659/j.cnki.1672-5654.2017.05.055

2016-11-20）

文題

胡新梅（1991.5-），女，廣西崇左人，碩士，研究方向：環(huán)境毒理學，環(huán)境流行病學。

農清清（1971-），女，壯族，廣西南寧人，博士，教授，研究方向：環(huán)境流行病學，E-mail：nnqq26@163.com。

文題應以最恰當、最簡明的詞語反映論文最重要的特定內容。一般使用能充分反映論文主題內容的短語，不使用具有主、謂、賓結構的完整語句，一般不使用標點和縮略語。

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