長(zhǎng)鏈非編碼RNA GAS5及高通量分析在大隱靜脈曲張?jiān)\療中應(yīng)用

李 磊，曹忠文

(吉林省前衛(wèi)醫(yī)院 血管外科，吉林 長(zhǎng)春130012)

大隱靜脈曲張是一種較為常見(jiàn)的血管外科疾病，患者多以下肢腫脹和疼痛為主訴,若不及時(shí)治療會(huì)導(dǎo)致血液在曲張的靜脈內(nèi)瘀滯從而形成血栓，并會(huì)引起肺動(dòng)脈栓塞進(jìn)而導(dǎo)致嚴(yán)重后果[1]。嚴(yán)重的大隱靜脈曲張?jiān)\療較為容易，通過(guò)患肢站立時(shí)視診及血管彩超均可診斷。但如何在曲張?jiān)缙谏形匆饑?yán)重并發(fā)癥時(shí)進(jìn)行診斷目前仍有困難。近年來(lái)非編碼RNA在病變組織和健康組織中存在差異性表達(dá)使其成為了研究熱點(diǎn)，并且這些非編碼RNA在機(jī)體內(nèi)廣泛存在且在疾病發(fā)展的早期階段即呈現(xiàn)差異性表達(dá)，使其有望成為各種疾病早期診斷的新的血清學(xué)標(biāo)志物及治療的靶點(diǎn)[2]。而長(zhǎng)鏈非編碼RNA GAS5已經(jīng)被證實(shí)在癌癥及血管病變中參與疾病的發(fā)生和發(fā)展[3,4]，但其是否能夠在大隱靜脈曲張的早期診斷及治療中發(fā)揮作用目前尚不明確。故本文通過(guò)驗(yàn)證大隱靜脈組織中GAS5差異性表達(dá)并進(jìn)行高通量生物信息學(xué)分析來(lái)明確GAS5對(duì)大隱靜脈曲張中的診斷及治療價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料回顧性分析2016年1月—2018年6月就診于吉林省前衛(wèi)醫(yī)院血管外科的大隱靜脈曲張患者49例。全部患者均行大隱靜脈剝離手術(shù)治療，并經(jīng)病理學(xué)組織檢查確診為大隱靜脈曲張。排除標(biāo)準(zhǔn)：①繼發(fā)性靜脈曲張。②既往有深靜脈血栓形成、淺表血栓性靜脈炎、血栓后綜合征、Klippel-Trenaunay綜合征、May-Thurner綜合征或任何其他靜脈疾病病史。其中男20例，女29例，平均年齡54.1±9.2歲。對(duì)照組為正常的大隱靜脈患者50例，其中男26例，女24例，平均年齡57.6±9.1歲。組織取自冠狀動(dòng)脈旁路移植手術(shù)后剩余的大隱靜脈。入組病例一般基本資料詳見(jiàn)表1。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)吉林省前衛(wèi)醫(yī)院倫理委員會(huì)審核并批準(zhǔn)，全部患者同意將手術(shù)切取的大隱靜脈作為科研使用，并在手術(shù)前簽署本項(xiàng)目知情同意書。

表1 3組患者一般資料比較

*P<0.05；表中數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差或例(%)表示

1.2 高通量分析長(zhǎng)鏈非編碼RNA芯片表達(dá)結(jié)果GSE51260來(lái)源于GEO數(shù)據(jù)庫(kù)(GEO,http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)。選取其中5例病變組織和5例正常組織。通過(guò)GEO2R軟件進(jìn)行差異表達(dá)基因分析。差異表達(dá)篩選標(biāo)準(zhǔn)為(差異倍數(shù)在2倍以上及P<0.05)。Graphpad prism 7進(jìn)行差異基因的火山圖繪制。利于miRDB (www.mirdb.org) and TargetScan (www.targetscan.org)[5]高通量數(shù)據(jù)篩選工具進(jìn)行靶基因及相關(guān)的結(jié)合基因進(jìn)行預(yù)測(cè)。Cytoscape軟件進(jìn)行共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)圖繪制。

1.3全部患者標(biāo)本均為術(shù)中手術(shù)切取獲得。RNA提取采用TIANDZ(天恩澤)試劑盒。NanoDrop2000 超微量分光光度進(jìn)行RNA濃度及純度的檢測(cè)，純度OD260/OD280選擇在1.8-2.0之間的RNA。RNA逆轉(zhuǎn)錄為cDNA采用All In One cDNA逆轉(zhuǎn)錄試劑盒，逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程嚴(yán)格按照All In One cDNA試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行，逆轉(zhuǎn)錄所用RNA量為1 μl，總反應(yīng)體系13 μl。反應(yīng)條件為60℃10 min，4℃5 min。逆轉(zhuǎn)錄的cDNA放在冰中保存并進(jìn)行下一步反應(yīng)。

1.4 實(shí)時(shí)定量PCR操作儀器為ABI公司生產(chǎn)的7500 Real time PCR機(jī)器，采用ABI公司生產(chǎn)的配套96孔PCR板， 反應(yīng)體系為20 μl，采用All In One PCR試劑盒。因?yàn)楦鶕?jù)Primer-primer設(shè)計(jì)并由華大基因公司設(shè)計(jì)，具體序列見(jiàn)表2，反應(yīng)條件為:95 ℃ 10 min;95 ℃15 s， 60 ℃ 30 s， 72 ℃ 30 s，40 cycles；95℃15s，60℃ 1 min，95℃15 s。每組樣品均設(shè)3 個(gè)重復(fù)。

表2 熒光定量引物表

2 結(jié)果

2.1芯片結(jié)果顯示總共對(duì)27126個(gè)基因進(jìn)行檢測(cè)，其中24938個(gè)基因無(wú)明顯變化，745個(gè)上調(diào)差異性表達(dá)的基因，1443個(gè)下調(diào)差異性表達(dá)的基因。對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行火山圖差異表達(dá)基因繪制，顯示如圖1。

2.2在49例大隱靜脈曲張患者組織標(biāo)本中，長(zhǎng)鏈非編碼RNAGAS5 均在組織中表達(dá)，診斷陽(yáng)性率達(dá)100%。RT-PCR檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn) GAS5在病變組(4.37±0.14)和對(duì)照組(5.62±0.31)之間呈現(xiàn)差異性低表達(dá)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(圖2)。

2.3GENE數(shù)據(jù)庫(kù)(GENE,http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/)顯示GAS5的堿基序列為1 gtcttttcga ggtaggagtc gactcctgtg aggtatggtg ctgggtgcag atgcagtgtg 61 gctctggata gcaccttatg gacagttgtg tccccaagga aggatgagaa tagctactga121 agtcctaaag agcaagccta actcaagcca ttggcacaca ggcattagac agaaagctgg 181 aagttgaaat ggtggagtcc aacttgcctg gaccagctta atggttctgc tcctggtaac 241 gtttttatcc atggatgact tgcttgggta aggacatgaa gacagttcct gtcatacctt 301 ttaaaggtat ggagagtcgg cttgactaca ctgtgtggag caagttttaa agaagcaaag 361 gactcagaat tcatgattga agaaatgcag gcagacctgt tatcctaaac tagggttttt 421 aatgaccaca acaagcaagc atgcagctta ctgcttgaaa gggtcttgcc tcacccaagc 481 tagagtgcag tggcctttga agcttactac agcctcaaac ttctgggctc aagtgatcct 541 cagcctccca gtggtctttg tagactgcct gatggagtct catggcacaa gaagattaaa 601 acagtgtctc caattttaat aaatttttgc aatccatcaa aaaaaaaaaa aaaaaa。miRDB (www.mirdb.org)對(duì)GAS5可能結(jié)合的miRNA進(jìn)行預(yù)測(cè)提示6種miRNA分別為hsa-miR-548aw(score 83)，hsa-miR-1261(score 62)，hsa-miR-6888-3p(score 60)，hsa-miR-4673(score 55)，hsa-miR-4645-5p(score 55)，hsa-miR-1304-5p (score 55)。TargetScan (www.targetscan.org)對(duì)上述6個(gè)miRNA進(jìn)行靶基因的預(yù)測(cè)，ESR1，BMPR2，PPP1R15B，KBTBD8，RIMS2，PLXNA4；GSG1L，NRXN1，KCNK12，ZCWPW2，NAIP，INSIG1；CREB3L3，ZFAND1，ADGRF5，ABHD10，PDAP1，SOX14；FGFRL1，UBFD1，SH3PXD2B，SMAD4，KCTD6，WWTR1；NPHP3，F(xiàn)BXO45，CAPRIN2，TET3，OCSTAMP，ENTPD1；ANXA2，NXPH1，GCC1，SLC35B4，ACTR1A，VTA1。選取預(yù)測(cè)分?jǐn)?shù)校高的基因進(jìn)行共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)圖繪制，如圖3。

圖1 大隱靜脈曲張組織與正常組織差異表達(dá)基因火山圖

圖2 RT-PCR檢測(cè)GAS5在病變及正常大隱靜脈組織的表達(dá)量

圖3 共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)圖繪制預(yù)測(cè)GAS5的相關(guān)通路

3 討論

大隱靜脈曲張是下肢血管疾病中較為常見(jiàn)的一種。其好發(fā)于30-70歲之間，女性患者較為多見(jiàn)。目前大隱靜脈曲張的具體發(fā)病機(jī)制尚不清楚，普遍認(rèn)為和血管壁先天發(fā)育異常和血管內(nèi)壓力過(guò)高相關(guān)。而對(duì)于有靜脈曲張家族史患者和長(zhǎng)久站立的人更容易誘發(fā)大隱靜脈曲張?；颊咭哉玖r(shí)靜脈曲張為主要臨床表現(xiàn)并伴有下肢疼痛腫脹和營(yíng)養(yǎng)障礙為主。此疾病目前診斷較為容易，但是一般等到疾病發(fā)展到較容易診斷時(shí)已經(jīng)到了終末期大隱靜脈曲張。如何能在早期對(duì)此類疾病進(jìn)行診斷，進(jìn)而通過(guò)對(duì)危險(xiǎn)因素的干預(yù)來(lái)起到延緩大隱靜脈曲張的發(fā)生目前仍未有報(bào)道。

近年來(lái)，長(zhǎng)鏈非編碼RNA[6]逐漸被發(fā)現(xiàn)在疾病的發(fā)生發(fā)展中起到重要的調(diào)控作用。而對(duì)于具有遺傳傾向的疾病中，其在疾病尚處于發(fā)展過(guò)程中即呈現(xiàn)差異性表達(dá)。故有報(bào)導(dǎo)指出其可作為一種新的血清標(biāo)志物對(duì)疾病進(jìn)行早期診斷。這種長(zhǎng)度大于200個(gè)核苷酸的不具備編碼功能的RNA，在體內(nèi)表達(dá)較為豐富，廣泛存在于體液如唾液、血液、尿液中，使得臨床檢驗(yàn)較為方便和簡(jiǎn)單。故本文通過(guò)對(duì)既往數(shù)據(jù)庫(kù)大量信息的挖掘和分析并根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，欲驗(yàn)證長(zhǎng)鏈非編碼RNA GAS5對(duì)大隱靜脈曲張的診斷價(jià)值，并通過(guò)高通量信息分析手段預(yù)測(cè)其可能的調(diào)控機(jī)制。

我們對(duì)數(shù)量高達(dá)27126個(gè)長(zhǎng)鏈非編碼基因進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其中有745個(gè)上調(diào)差異性表達(dá)和1443個(gè)下調(diào)差異性表達(dá)的基因。這些基因的差異表達(dá)倍數(shù)均較正常組織超過(guò)2倍，最高差異表達(dá)倍數(shù)為5.54倍，提示上述差異表達(dá)的基因可能都參與大隱靜脈曲張的表達(dá)。而據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，GAS5參與干細(xì)胞的自我更新[7]、膀胱細(xì)胞的壞死調(diào)控[8]、前列腺癌細(xì)胞[9]的增殖和凋亡等。其中有報(bào)道稱其可通過(guò)TGF-β信號(hào)通路參與調(diào)節(jié)平滑肌細(xì)胞的增殖過(guò)程[10]。而大隱靜脈血管壁中也主要由平滑肌細(xì)胞組成，故本文長(zhǎng)鏈非編碼芯片分析結(jié)果提示GAS5可能通過(guò)對(duì)靜脈血管平滑肌細(xì)胞的調(diào)節(jié)進(jìn)而引起血管壁薄弱而導(dǎo)致靜脈曲張。為進(jìn)一步驗(yàn)證上述說(shuō)法，我們首先對(duì)49例大隱靜脈曲張組織進(jìn)行GAS5基因的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)GAS5基因在全部病變組織中呈現(xiàn)差異性低表達(dá)，陽(yáng)性率可達(dá)100%。隨后我們對(duì)GAS5基因進(jìn)行高通量分析，首先我們通過(guò)miRDB軟件發(fā)現(xiàn)其可能通過(guò)“分子海綿”作用微小RNA進(jìn)而發(fā)揮調(diào)控機(jī)制，其可能吸附hsa-miR-548aw,hsa-miR-1261,hsa-miR-6888-3p,hsa-miR-4673,hsa-miR-4645-5p,hsa-miR-1304-5p這6種微小RNA進(jìn)行對(duì)血管平滑肌細(xì)胞通路的調(diào)控，這與既往報(bào)道結(jié)果相似。而進(jìn)一步通過(guò)TargetScan對(duì)上述6個(gè)miRNA的靶基因進(jìn)行預(yù)測(cè)我們發(fā)現(xiàn)，Annexin A2(ANXA2)是hsa-miR-4673調(diào)控的靶基因。而ANXA2既往報(bào)道參與到血管平滑肌細(xì)胞的增殖和凋亡的調(diào)控中[4]。故GAS5可能通過(guò)對(duì)hsa-miR-4673吸附作用進(jìn)而影響ANXA2導(dǎo)致血管平滑肌細(xì)胞凋亡最終引起血管壁的薄弱導(dǎo)致靜脈曲張。

總之，通過(guò)對(duì)大樣本的驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)GAS5在大隱靜脈曲張組織中呈現(xiàn)差異性低表達(dá)提示GAS5可能作為診斷大隱靜脈曲張的一種潛在血清標(biāo)志物。而高通量分析也高度提示GAS5通過(guò)hsa-miR-4673調(diào)控ANXA2進(jìn)而影響血管平滑肌細(xì)胞的增殖，也說(shuō)明檢測(cè)GAS5對(duì)大隱靜脈曲張患者特別是曲張?jiān)缙诘幕颊呔哂性\斷價(jià)值。