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腸道巨噬細(xì)胞在潰瘍性結(jié)腸炎中的功能分析

2022-04-11 04:35顧雪香王宏剛戴偉杰吳尚農(nóng)馬天恒
關(guān)鍵詞:差異基因測序通路

潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis,UC)是一種慢性復(fù)發(fā)性非特異性的腸道炎癥疾病

。近年來,我國的發(fā)病率呈上升趨勢,可達(dá)到11.6/10萬

。UC主要與遺傳易感性、環(huán)境因素、腸道微生態(tài)的改變、黏膜免疫穩(wěn)態(tài)的破壞等多因素有關(guān),但具體發(fā)病機制尚不明確

。

第一、教育扶貧。“通過教育扶貧脫貧一批”。將所有建檔立卡貧困戶家庭中有就讀高中、中專、大學(xué)的子女納入補助范圍,對在內(nèi)地上學(xué)的大學(xué)生第一次的交通費進(jìn)行補助,絕不讓一個貧困家庭學(xué)生因貧失學(xué)。筆者所在的學(xué)校就有皮山縣的大學(xué)生在享受此類補助。目前貧困戶家庭的大學(xué)生每年可以得到1 500元的地方補助。

近些年單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序(single-cell RNA-sequencing,scRNA-seq)技術(shù)迅速發(fā)展,解決了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)錄組分析的局限。該技術(shù)通過將分離的單個細(xì)胞的微量全轉(zhuǎn)錄組RNA擴(kuò)增后進(jìn)行高通量測序,從而獲得單個細(xì)胞水平的全轉(zhuǎn)錄組的表達(dá)譜,準(zhǔn)確反映各細(xì)胞亞群之間的異質(zhì)性

移動支付是個人用戶或單位利用移動設(shè)備及互聯(lián)網(wǎng)方式向銀行機構(gòu)發(fā)送支付指令完成資金轉(zhuǎn)賬或者支付的一種支付行為。移動支付將電子設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)及金融服務(wù)融合為一體,為用戶提供更加便捷的支付服務(wù),目前已深入人們生活的方方面面。

巨噬細(xì)胞作為腸道內(nèi)的重要免疫細(xì)胞,是機體先天性免疫系統(tǒng)中的一員,也可作為抗原提呈細(xì)胞,誘導(dǎo)T細(xì)胞活化,從而激活適應(yīng)性免疫應(yīng)答,是機體免疫反應(yīng)中的關(guān)鍵參與者,共同介導(dǎo)著先天性及適應(yīng)性免疫應(yīng)答,其超活化造成的炎癥反應(yīng)是UC發(fā)病及不斷發(fā)展的主要因素。腸道微生物通過受損的腸上皮屏障,進(jìn)入固有層,激活巨噬細(xì)胞,進(jìn)而引起中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等免疫細(xì)胞炎癥反應(yīng)

。巨噬細(xì)胞可識別病原微生物,分泌炎癥因子,加重腸道炎癥反應(yīng)

,但其在機體免疫啟動和維持中的作用機制尚不明確。

第二,實踐部分。組織開展職業(yè)規(guī)劃大賽、職場模擬比賽、簡歷制作比賽和演講比賽等,舉辦求職禮儀講座、創(chuàng)業(yè)俱樂部、杰出校友報告會和企業(yè)招聘人員講座,豐富就業(yè)指導(dǎo)實踐課的內(nèi)容。

采用clusterProfiler R語言包對差異基因集進(jìn)行GO功能富集分析、KEGG通路富集分析。富集分析基于超幾何分布原理,均以

<0.05作為顯著性富集標(biāo)準(zhǔn)。

1 材料與方法

對UC患者腸道組織單細(xì)胞測序數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化、降維分析、聚類分析找到0~9共10個細(xì)胞亞群(見圖1)。使用Cellmaker數(shù)據(jù)庫檢索到143個巨噬細(xì)胞的marker基因。與每個cluster對應(yīng)的基因進(jìn)行交集,其中有15個巨噬細(xì)胞的marker基因?qū)儆赾luster 1,所以判斷cluster 1為巨噬細(xì)胞。

對差異基因進(jìn)行GO富集分析(見圖2)。在細(xì)胞組成中,主要富集于核糖體(ribosome)、胞質(zhì)腔(cytosolic part)、細(xì)胞質(zhì)核糖體(cytosolic ribosome)等。在分子功能中,主要富集于核糖體結(jié)構(gòu)成分(structural constituent of ribosome)、細(xì)胞黏附分子結(jié)合(cell adhesion molecule binding)、鈣黏著蛋白結(jié)合(cadherin binding)等。在生物過程中,主要富集于翻譯起始(translational initiation)、核轉(zhuǎn)錄的mRNA分解(nuclear-transcribed mRNA catabolic process)、病毒基因表達(dá)(viral gene expression)等。

氣象科技是用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對氣象衛(wèi)星反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和傳播,這就需要工作人員兼有卓越的計算機能力和氣象服務(wù)專業(yè)知識。然而,近十幾年我國著力于培養(yǎng)專業(yè)性人才,這種復(fù)合型人才相對較少,所以,在氣象科技服務(wù)工作方面還需要更多的專業(yè)性人才。

2 結(jié)果

挖掘數(shù)據(jù)集GSE150115,分析5例UC患者的腸道黏膜活檢組織的10×Genomics單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)。進(jìn)行細(xì)胞亞群分類、巨噬細(xì)胞識別、細(xì)胞間差異基因篩選,并利用基因本體論(gene ontology,GO)和京都基因與基因組百科全書(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行生物信息學(xué)分析。

本研究試圖通過挖掘單細(xì)胞測序數(shù)據(jù)分析UC患者腸道中的巨噬細(xì)胞功能,以期為UC的發(fā)生機制和針對性治療提供依據(jù)。

通過數(shù)據(jù)比較分析,篩選

<0.05的cluster 1巨噬細(xì)胞的標(biāo)記基因,共476個差異基因。其中高表達(dá)的基因為CR1、BCL11A、FAM129C等,低表達(dá)的基因為CNOT1、EVL、PAPOLA等,表中列出高表達(dá)和低表達(dá)各10個基因(見表1)。

對測序獲得的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)控,得到高質(zhì)量Reads。采用Seurat軟件進(jìn)行細(xì)胞過濾、標(biāo)準(zhǔn)化、亞群分類、巨噬細(xì)胞識別,并通過差異倍數(shù)log2 FC為條件作為細(xì)胞間差異基因篩選及統(tǒng)計。

對差異基因進(jìn)行KEGG富集分析(見圖3),發(fā)現(xiàn)最顯著富集的通路為核糖體信號通路,富集因子為0.35,

值為2.22E-44。

3 討論

巨噬細(xì)胞作為腸道白細(xì)胞中占比最高的細(xì)胞,可作為抗原提呈細(xì)胞,調(diào)節(jié)著機體的先天性及適應(yīng)性免疫應(yīng)答,從而引起腸道損傷

。有研究

表明,UC患者腸黏膜中存在大量巨噬細(xì)胞,并在不同因素的刺激下,極化成兩種不同的類型:經(jīng)典活化巨噬細(xì)胞和替代活化巨噬細(xì)胞,產(chǎn)生不同的生物學(xué)效應(yīng)。兩者的失衡是腸道炎癥發(fā)生的關(guān)鍵。

活化的巨噬細(xì)胞可產(chǎn)生補體,補體又通過巨噬細(xì)胞表面受體影響巨噬細(xì)胞功能,可能參與UC的發(fā)病機制

。在本研究中,我們發(fā)現(xiàn)I型補體受體(complement receptor 1,CR1)在UC患者的腸道巨噬細(xì)胞中高表達(dá)。既往研究

認(rèn)為,相比克羅恩病患者及健康人,UC患者血清中有高濃度的CR1,而該指標(biāo)與糞鈣衛(wèi)蛋白含量呈正比。此外,UC患者的腸道菌群多樣性下降,該研究認(rèn)為CR1主要通過補體依賴的微生物溶解作用從而引起微生態(tài)失調(diào),導(dǎo)致UC的發(fā)生。也有研究

表明,CR1可以顯著降低B細(xì)胞活化的閾值,從而激活B細(xì)胞介導(dǎo)的體液免疫。除了CR1,本研究通過單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序分析還發(fā)現(xiàn)BCL11A、FAM129C等基因在UC腸道巨噬細(xì)胞中表達(dá)有顯著性差異,提示這些基因可能參與UC發(fā)病過程,今后可進(jìn)一步深入研究。

通過對巨噬細(xì)胞差異基因的GO分析,我們發(fā)現(xiàn)這些差異基因主要集中于翻譯起始、核轉(zhuǎn)錄mRNA的分解等生物過程,參與構(gòu)成核糖體及其大小亞基。KEGG通路分析發(fā)現(xiàn),最顯著富集的是核糖體信號通路。核糖體由rRNA和核糖體蛋白構(gòu)成,在翻譯起始、共折等功能上發(fā)揮重要作用。有研究

表明,結(jié)腸黏膜的破壞可導(dǎo)致核糖體的減少及蛋白質(zhì)合成的抑制,從而導(dǎo)致UC的發(fā)病。核糖體蛋白作為核糖體的重要組成部分,可能通過影響翻譯功能、蛋白形成從而導(dǎo)致人體免疫功能紊亂

。另有研究

發(fā)現(xiàn),敲低核糖體蛋白表達(dá)后,腸道黏膜損傷修復(fù)能力下降。核糖體蛋白的合成狀態(tài)也與UC疾病有關(guān)。在UC患者中,核糖體蛋白的合成處于抑制狀態(tài),而治療后核糖體蛋白的合成處于促進(jìn)狀態(tài)

。由此可見,核糖體蛋白可能參與了UC的發(fā)病過程。核糖體蛋白被激活后,可影響mRNA的翻譯效率,調(diào)控蛋白質(zhì)的合成和細(xì)胞生長,影響炎癥的發(fā)生

。應(yīng)用藥物干預(yù)核糖體信號通路,有助于減輕腸道炎癥

本研究通過單細(xì)胞測序分析初步探討UC患者腸道巨噬細(xì)胞的功能,發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞的核糖體信號通路可能參與UC疾病過程。針對核糖體信號通路研發(fā)相關(guān)藥物,可能是UC治療的一個研究方向。

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