基础研究 Open Access
Copyright ©The Author(s) 2004. Published by Baishideng Publishing Group Inc. All rights reserved.
世界华人消化杂志. 2004-03-15; 12(3): 654-663
在线出版日期: 2004-03-15. doi: 10.11569/wcjd.v12.i3.654
大鼠短间隔连续部分肝切除中再生肝的基因表达差异
徐存拴, 韩鸿鹏, 袁金云, 常翠芳, 李文强, 杨柯金, 赵利峰, 李玉昌, 张会勇, SalmanRahman, 章静波
徐存拴, 韩鸿鹏, 袁金云, 常翠芳, 杨柯金, 赵利峰, 河南师范大学生命科学学院 河南省新乡市 453002
李文强, 李玉昌, 张会勇, 章静波, 细胞分化调控国家重点实验室培育基地 河南省新乡市 453002
Salman Rahman, 伦敦大学血友病研究中心 英国伦敦市 SE17EH
徐存拴, 男, 1958-02-02生, 河南省林州市人, 汉族. 1995年德国Bremen大学博士毕业, 教授. 主要从事细胞分化和去分化机制研究.
基金项目: 国家自然科学基金资助项目, No. 30270673; 国家重点实验室基金资助项目, No. 030001.
通讯作者: 徐存拴, 453002, 河南省新乡市建设路148号, 河南师范大学生命科学学院. xucs@x263.com.cn
电话: 0373-3326001/3326609 传真: 0373-3326524
收稿日期: 2003-10-28
修回日期: 2003-11-25
接受日期: 2003-12-08
在线出版日期: 2004-03-15

目的: 鉴定0-36-40-44 h大鼠短间隔连续部分肝切除(0-36-40-44 h SISPH)中与肝再生有关的基因, 并分析他们在肝再生中的表达动态和作用.

方法: 从0-36-40-44h SISPH再生肝消减cDNA文库中筛选与肝再生有关的基因, 用基因芯片技术分析其在肝再生中的表达动态, 并用GeneMath软件对有关基因进行聚类分析.

结果: 用基因芯片技术分析的551个与肝再生有关基因中, 157个基因至少在肝再生的一个时间点表达变化达2倍以上, 其中, 上调表达的基因有87个, 下调表达的基因有70个; 157个基因中的71个属未报道的基因, 86个为已报道基因, 但在此之前尚不清楚他们与肝再生有关; 聚类分析和统计学分析表明, 0-36-40-44 h SISPH的基因表达模式分为6类, 即早期诱导, 中期诱导, 晚期诱导, 早期抑制, 中期抑制, 晚期抑制. 与PH相比, 38个基因在0-36-40-44 h SISPH中特异性表达, 119个基因在这两个模型中表达趋势相同, 但在各时间点的表达丰度不同.

结论: 0-36-40-44 h SISPH中, 上调和下调表达的基因数目相差不大; 晚期表达的基因多于早期表达的基因, 远多于中期表达的基因; 表达幅度小的基因(2-5倍)多于表达幅度大的基因.

关键词: N/A

引文著录: 徐存拴, 韩鸿鹏, 袁金云, 常翠芳, 李文强, 杨柯金, 赵利峰, 李玉昌, 张会勇, SalmanRahman, 章静波. 大鼠短间隔连续部分肝切除中再生肝的基因表达差异. 世界华人消化杂志 2004; 12(3): 654-663
Gene expression difference in regenerating rat liver after 0-36-40-44h short interval successive partial hepatectomy
Cun-Shuan Xu, Hong-Peng Han, Jin-Yun Yuan, Cui-Fang Chang, Wen-Qiang Li, Ke-Jing Yang, Li-Feng Zhao, Yu-Chang Li, Hui-Yong Zhang, Rahman Salman, Jing-Bo Zhang
Cun-Shuan Xu, Hong-Peng Han, Jin-Yun Yuan, Cui-Fang Chang, Ke-Jing Yang, Li-Feng Zhao, College of Life Science, Henan Normal University, Xinxiang 453002, He'nan Province, China
Wen-Qiang Li, Yu-Chang Li, Hui-Yong Zhang, Jing-Bo Zhang, State Key Laboratory of the Cell Differentiation nad Regulation Built by Province and Ministry, Xinxiang 453002, He'nan Province, China
Salman Rahman, Haemophilia Research Center, London SE17EH, UK
Supported by: the National Natural Science Foundation of China, No. 30270673 and National Key Laboratory, No. 030001.
Correspondence to: Dr. Cun-Shuan Xu, College of Life Science, Henan Normal University, Xinxiang 453002, Henan Province, China. xucs@x263. net. cn
Received: October 28, 2003
Revised: November 25, 2003
Accepted: December 8, 2003
Published online: March 15, 2004

AIM: To identify genes related to rat liver regeneration (LR) after 0-36-40-44h short interval successive partial hepatectomy (SISPH) and to analyze their action and expression profile in LR.

METHODS: A cDNA microarray containing 551 elements (liver chip) was made to analyze extensively expression changes of them in 0-36-40-44h SISPH, which were selected from subtractive cDNA libraries of the LR. Cluster analysis of these gene expression profile was performed by Genemath.

RESULTS: Among the selected 551 cDNA, 157 were up- ordown-regulated more than twofold at one or more time points. Of the 157 elements, 86 were up-regulated and 71 down-regulated, and 70 were not reported and 87 were reported, which had not been previously reported to be involved in LR. By cluster analysis and generalization analysis, 6 distinct temporal induction or suppression patterns showed that immediate induction, intermediate induction, late induction, immediate suppression, intermediate suppression, and late suppression. Comparison of the gene expression in SISPH with after PH found that 38 genes were specially altered in SISPH, and the expression trends for other 119 genes were similar between SISPH and PH, except of the various abundance at the different time points.

CONCLUSION: In 0-36-40-44h SISPH, the numbers of the up-regulated and down-regulated genes show no apparent difference. The genes expressed lately are more than that immediately, and much more than that intermediately. The genes expressed abundantly are much less than that increased 2-5 folds.

Key Words: N/A


0 引言

肝脏再生能力极强, 部分切除后, 残肝代偿性增生, 恢复丢失的肝量[1]. 肝再生是一个受到精细调控的过程[2-3], 所以, 肝再生的研究已成为热点[4-24]. 但是, 到目前为止, 人们尚不完全清楚所有与肝再生有关的基因, 更不清楚肝再生的确切分子机制[25-27]. 为此, 我们以肝再生中的细胞活动特点为依据, 选择肝再生的细胞分裂启动阶段(部分肝切除后4 h)和细胞分裂高峰时间(部分肝切除后36 h)及两个时点的相互交叉时点进行连续部分肝切除, 建立了短间隔连续部分肝切除模型(short interval successive partial hepatectomy, SISPH)[28-29], 并用抑制性消减杂交技术与基因表达谱芯片分析技术相结合的方法分析了0-36-40-44 h SISPH的再生肝中基因表达情况.

1 材料和方法
1.1 材料

SD纯系大鼠由河南师范大学实验动物中心提供, 雌雄各半, 10-12周龄, 体重200-250 g, 按徐存拴et al方法[29-30]建立的0-36-40-44 h短间隔连续部分肝切除(0-36-40-44 h SISPH)模型进行大鼠部分肝切除, 即第一次切除大鼠肝的左外叶(0 h), 恢复36 h切除大鼠肝的左中叶和中叶(36 h), 再恢复4 h后切除大鼠肝的右叶(40 h), 又恢复4 h后切除大鼠肝的尾状叶(44 h), 收集各次切下的肝叶备用.

1.2 方法

用预冷的1×PBS 冲洗切除的肝叶, 然后放入-80 ℃冰箱用于提取RNA和蛋白质. 总RNA提取按Trizol kit (invitrogen)进行.首先用含苯酚和异硫氰酸胍(阳离子去垢剂)的变性剂溶解RNA, 然后用苯酚-氯仿-异戊醇纯化沉淀. 用EB染色的琼脂糖凝胶电泳检测RNA的完整性, 用紫外分光光度计测定RNA浓度. 然后, 按Clontech 公司的PCR-Select TM cDNA Subtraction kit 构建消减文库, 测定阳性克隆的核酸序列(EST), 并通过NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov) GeneBank数据库查找ESTs相应的基因.

1.2.1 基因芯片制作: 以筛选的阳性克隆核酸序列(EST)为模板, 用Nested PCR Primer1和Primer2 进行PCR扩增, 产物用醋酸钠/异丙醇纯化法进行纯化, 用EB染色的琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物纯度. 借助ProSys-5510A 点样仪和SMP3将PCR产物点到基片上, 于点样仪中水合30 min, 室温干燥2 h, 以封闭液封闭15 min, 水冲洗、室温干燥后备用. 共计1 152 个点(片内重复), 其中控制系统50个(包括阴性对照8个; 空白对照12个; 内参基因30个), 待研究的基因551个; 分为8个亚矩阵, 每个亚矩阵中有12×12个点, 点样面积为9mm×18 mm. 点间距为0.375 mm. 芯片经脱水, 封闭, 干燥备用.

1.2.2 cDNA探针荧光标记和杂交、扫描: 以正常肝脏为对照, 以变性的RNA为模板, 用MMLV反转录酶(Promega公司提供), 含有Cy3-dCTP(对照组)和Cy5-dCTP(实验组) 的dNTP (amersham-pharmacia biotech 公司提供)和oligo (dT) 引物系统进行反转录. 42 ℃孵育2 h, 加入标记缓冲液Ⅰ和Ⅱ, 然后将对照组和实验组合并, 充分混匀后在含有新鲜变性鲑鱼精子DNA的预杂交液中42 ℃预杂交5-6 h, 再加入标记过的变性探针, 42 ℃杂交过夜(16-18 h), 再用含5 g/L SDS 的2×SSC 室温洗片2次(5 min/次),含5 g/L SDS 的0.2×SSC在60 ℃洗片1次(10 min). 用GenePix4000A荧光激光扫描系统(axon instruments, Inc., foster city, CA)对芯片照片进行扫描, 每个时间点均做2次杂交, 最终得到半定量的杂交结果: 绿色信号(下调); 黄色信号(变化不显著); 红色信号(上调). 通过GenePix Pro 3.0 软件将 cy3 和 cy5荧光标记按信号强弱进行定量, 用经典的直线回归技术, 将得到的数字资料作标准化处理. 先将所有数据的前景值与背景值相减, 得出cy3, cy5标记的强度值; 将cy5小于200的强度值以200取代. 计算总数为n的有效基因(cy3, cy5值二者皆大于200或其一大于800, Ri=cy5/cy3在0.1-10之间)的Ri=cy5/cy3的自然对数值Ri'ln (Ri), 均一化系数 ND=EXP (R'). 将所有数据项的cy3标记强度乘上Normalize系数, 得出调整后的cy3*. 将所有cy3*小于200的强度值以200取代, 算出所有调整后的Ratio值(cy5/cy3*). 筛选出Ratio大于2或小于0.5的元素进行数据分析, 他们分别代表不同的基因在一个时间点以上表达变化2倍以上. 用GeneMath, GeneSpring (silicon genetics, san carlos, CA), MicrosoftExcel (microsoft, redmond, WA) 数据分析软件对各组数据进行聚类和统计分析. 将筛选的ESTs序列递交NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov) GeneBank 数据库, 进行同源和相似性检索, 借助于大鼠基因组图谱(RGD), 用电子克隆方法进行基因的染色体定位和查找ESTs相应的cDNA全长.

2 结果
2.1 SISPH中与肝再生有关基因的种类

点于芯片上的551个待检测的基因中, 157个基因在0-36-40-44 h SISPH中表达变化显著(变化倍数达2倍以上), 其中, 87个为上调表达, 70个为下调表达. 71为未报道的基因, 86为已报道的基因, 可按功能把这86个基因分为20类, 即参与应急反应的蛋白, 参与糖类代谢的酶, 参与脂肪或类固醇代谢的酶, 参与氧化还原反应的蛋白, 参与生物调节的蛋白, 糖蛋白, 脂蛋白, 核蛋白, 各种因子, 免疫蛋白, 细胞骨架蛋白, 标记蛋白, 受体蛋白, 参与氨基酸代谢的酶, 蛋白水解酶, 蛋白水解酶抑制因子, 磷酸化酶, 磷酸酶, 合成酶, 转移酶等(表1).

表1 SISPH中与肝再生相关的基因及变化.
编号/名称差异值编号/名称差异值
未报道的基因89 细胞色素P450 3A1 (PNCN inducible, Cyp3A1)0. 3
1 AW5581710. 390 细胞色素P450 2E10. 2
2 CG31759-PA2. 291 细胞色素P450 花生四烯酸环氧酶 (Cyp 2C23)0. 3
13 CH230-11N52. 492 细胞色素P450, 2c39 (Cyp2c39)0. 5
4 CH230-186B230. 3193 细胞色素P450, 2b19 (Cyp2b15)0. 4
5 CH230-206C200. 494 黄素单加氧酶1 (Fmo1)0. 2
6 CH230-329D32. 895 对氧磷酶1 (Pon1)0. 4
7 CH230-372C240. 396 过氧化物酶体肌氨酸氧化酶 (PSO)0. 4
8 CH230-7A220. 3197 核酮糖-1, 5-二磷酸羧化酶0. 4
9 Citb585c70. 3参与生物调节的蛋白
110 CTD-2328C192. 598 含34肽重复序列的蛋白II
11 FLJ203562. 5199 RAKb0. 5
12 LOC1193922. 3糖蛋白0. 3
113 LOC3113042. 0100 α-1-B糖蛋白 (A1bg)
14 LRRP Aa2-0200. 5101 纤维蛋白原γ (Fgg)0. 2
15 LRRP Ab1-0213. 0102 纤连蛋白1 (Fn1)6. 9
16 LRRP Aa2-0282. 6103 富含组氨酸的糖蛋白 (Hrg)2. 4
117 LRRP Aa2-1110. 5104 鞘磷脂相关的糖蛋白 (L-MAG)0. 4
18 LRRP Aa2-1740. 2105 UDP-葡萄糖醛酸基粘蛋白5. 1
19 LRRP Aa2-2963. 1脂蛋白0. 4
20 LRRP Ab1-1143. 0106 载脂蛋白 C-I (Apoc1)
121 LRRP Ab1-1192. 1107 可溶性载体家族20, 成员1 (Slc20a1)0. 4
22 LRRP Ab1-2165. 2108 TNFα-诱导的脂肪相关蛋白0. 4
23 LRRP Ab1-3313. 01109 甲状腺素运载蛋白 (TTN)2. 4
24 LRRP Ab1-3342. 80. 3
25 LRRP Ab2-0082. 0核蛋白
126 LRRP Ab2-0182. 0110 RNA酶A家族40. 4
27 LRRP Ab2-0343. 0
128 LRRP Ab2-0792. 0各种因子0. 4
129 LRRP Ab2-0932. 1111 血管生成素2. 5
30 LRRP Ab2-0952. 3112 真核生物翻译起始因子4A13. 3
131 LRRP Ab2-1310. 4113 B细胞前体集落增强因子 (Pbef)
32 LRRP Ab2-2250. 4免疫蛋白11. 8
33 LRRP Ab2-2320. 4114 补体成分5 (C5)0. 4
134 LRRP Ab2-2550. 4115 免疫球蛋白C-κ3. 3
35 LRRP Ab2-3710. 3116 巨噬细胞趋化因子1(JE/MCP-1)4. 8
36 LRRP Ab2-3792. 21117 免疫球蛋白恒定区Ⅲγ受体
137 LRRP Ab2-3902. 12. 6
138 LRRP Ab2-4160. 5细胞骨架蛋白2. 0
39 LRRP Ab2-4170. 4118 肌动蛋白γ2. 0
40 LRRP Ac11773. 6119 网格蛋白重链 (Hc)
41 LRRP Ac12332. 11120 突变型肌动蛋白β(beta-actin)2. 2
42 LRRP Ac18735. 484. 8
43 LRRP Ac2-0194. 1标记蛋白0. 5
44 LRRP Ac2-0617. 41121 CD44 抗原 (Cd44)
45 LRRP Ac2-1433. 1122 血浆淀粉样蛋白a-52.3
46 LRRP Ac2-1932. 1123 抑制性亚染色体转移片段40. 2
47 LRRP Ac2-2232. 1受体蛋白0. 4
48 LRRP Ba1-6474. 91124 可可蛋白4. 6
49 LRRP Bm4032077. 7125 ATP结合框亚家族C
50 LRRP Cb1-7392. 4126 细胞核受体超家族0, 成员2 (Nr0b2)2. 6
51 LRRP Cc1-270. 3127 I型白介素1受体 (I1r1)2. 9
52 LRRP Cc1-380. 23. 9
53 LRRP Cc1-94. 4参与氨基酸代谢的酶0. 5
154 LRRP Da1-102. 1128 精氨酸酶1 (Arg1)0. 4
155 LRRP Da2-42. 3129 精氨琥珀酸裂解酶 (Asl)
56 LRRP zbs5592. 01130 天冬氨酸转氨酶2. 7
57 LRRPAb2-1320. 31131 苯丙氨酸羟化酶 (Pah)2. 4
158 MGC389372. 0132 2-酪氨酸辅酶A 裂解酶 (Hpcl2)
59 RIKEN 1110061A242. 07. 3
60 RIKEN 1300002A080. 3蛋白水解酶0. 3
161 RIKEN 1500012D082. 21133 α/β羟化酶18. 3
62 RP11-281N100. 5134 半胱氨酸蛋白酶1 (Casp1)3. 7
63 RP23-195K12. 7蛋白酶抑制因子
64 RP23-235O10. 5135 α-2-巨球蛋白 (A2m)2. 5
65 RP23-417P220. 5136 α-胰蛋白酶抑制因子重链42. 8
66 RP23-92K112. 4137 依赖Ca2+的蛋白水解酶抑制因子3. 6
167 RP24-176A12. 4138 丝氨酸蛋白酶抑制因子10. 5
68 RP32-28p170. 3
69 DNA segment of Chr 14. 8磷酸化酶4. 2
70 Adult male mouse liver cDNA0. 21139 CDK1032. 9
171 12 d embryo like cDNA2. 2140 胸苷酸激酶0. 2
参与应急反应的蛋白141 促黏液蛋白42. 2
72 α主要急相蛋白9. 81142 嘌呤核苷酸磷酸化酶0. 5
73 血管紧张肽原 (Agt)6. 6磷酸酶
174 C-反应蛋白2. 01143 焦磷酸酶 1 (Enpp1)3. 1
75 激肽原4. 9144 磷脂酰丝氨酸磷脂酶A10. 2
76 Petaxin2. 11145 磷酸酶1 (GL-subunit)2. 0
77 T-激肽原 (Kng)9. 61146 分泌型磷酸酶1 (Spp1)
参与糖类代谢的酶147 UTP-葡萄糖-1-磷酸酶0. 3
78 乙醇脱氢酶 (ADH)0. 4合成酶0. 3
79 甘油3-磷酸脱氢酶 (Gpd3)0. 4148 谷氨酰脯氨酰-tRNA合成酶 (Eprs)0. 2
80 异柠檬酸脱氢酶1 (Idh1)0. 3149 脂肪酸烯醇化酶1 (rELO1)0. 3
181 3-磷酸甘油酸脱氢酶17. 61150 泛素连接酶E2N (Ube2n)0. 3
参与脂肪或类固醇代谢的酶转移酶0. 4
82 丙二酰辅酶A脱羧酶0. 5151 谷胱甘肽巯基转移酶Y(b) 亚基0. 4
83 NAD(P) 依赖的脱氢酶0. 3152 肉毒碱O-辛酰转移酶 (Crot)
84 细胞色素P450胆固醇7-α-羟化酶 (P450 VII)0. 2153 谷胱甘肽巯基转移酶α-1 (Gsta1)
85 前列腺素D2合成酶2 (Ptgds2)2. 0154 3型谷胱甘肽巯基转移酶, (Yb3) (Gstm3)
86 3-α-羟类固醇脱氢酶0. 2155 磺基转移酶K2
参与氧化还原反应的蛋白156 唾液酸转移酶1 (Siat1)
87 细胞色素b5 (Cyb5)0. 4157 UDP-葡萄糖醛酸基转移酶2, 成员5 (Ugt2b5)
88 细胞色素P4500. 4
2.2 SISPH中与肝再生相关基因的聚类分析

从36 h到44 h, 基因表达谱一直是分散的, 说明与肝再生相关的基因表达一直十分活跃(图1A), 用GeneSpring软件对0-36-40-44 h SISPH 的4个时间点差异表达基因进行等级聚类分析表明, 各时间点的基因表达轮廓没有相似性(图1B). 为了更好地解释和说明这些数据, 用GeneMath进行均一化分析表明, 这些基因可分为8个不同的分支聚类(图2). 对基因表达变化达到最大的时间点进行聚类分析表明, SISPH中存在6个典型的基因表达模式, 即早期诱导, 中期诱导, 晚期诱导, 早期抑制, 中期抑制, 晚期抑制(图3).

图1
图1 157个基因的聚类分析. A: 至少SISPH一个时间点的基因表达变化强度达2倍以上; B: SISPH各时间点的基因表达轮廓没有相似性.
图2
图2 按GeneMaths聚类分析方法得到的8类基因表达轮廓.
图3
图3 SISPH不同时间点的基因表达模式.
2.3 SISPH各时间点表达的基因差异

在0-36-40-44 h SISPH中, 不同时间点上表达的基因不同, 具体可分为36 h, 36-44 h, 40 h, 40-44 h, 44 h等5类. 在36 h中, 34个基因表达上调, 7个基因表达下调; 在36-44 h中, 20个基因表达上调, 21个基因表达下调; 40 h中, 2个基因表达上调, 1个基因表达下调; 在40-44 h中, 18个基因表达上调, 14个基因表达下调; 在44 h中, 25个基因表达上调, 15个基因表达下调(图4).

图4
图4 0-36-40-44 h SISPH中基因的表达动态.
2.4 SISPH与PH中基因表达的比较

与PH相比, 38个基因在SISPH中特异性表达(表1), 119个基因在两个模型中均有表达, 他们在两个模型中的表达趋势相似, 但在相同时间点的表达丰度不同(表2).

表2 SISPH和PH的基因表达情况比较.
名称差异值
名称差异值
SISPHPHSISPHPH
未报道的基因细胞色素P450 2E1 (Cyp 2E1)0. 20. 1
AW5581710. 30. 3细胞色素P450 花生四烯酸环氧化酶 (Cyp 2C23)0. 30. 2
CG31759-PA2. 22. 9细胞色素P450, 2c39 (Cyp2c39)0. 50. 1
CH230-186B230. 30. 2含黄素的单加氧酶1 (Fmo1)0. 20. 1
CH230-206C200. 40. 2对氧磷酶1 (Pon1)0. 40. 2
CH230-329D32. 82. 0过氧化物酶体肌氨酸氧化酶 (PSO)0. 40. 3
CH230-372C240. 30. 1参与生物调节的蛋白
CH230-7A220. 30. 1含34肽重复序列的蛋白II
Citb585c70. 30. 2糖蛋白0. 50. 2
FLJ203562. 52. 5α-1-B糖蛋白 (A1bg),
LOC1193922. 32. 1纤维蛋白原γ(Fgg)0. 20. 1
LRRP Aa2-0200. 50. 4纤连蛋白1 (Fn1)6. 95. 1
LRRP Ab1-0213. 06. 3富含组氨酸的糖蛋白 (Hrg)2. 47. 2
LRRP Aa2-0282. 62. 1鞘磷脂相关的糖蛋白 (L-MAG)0. 40. 1
LRRP Aa2-1740. 20. 1UDP-葡萄糖醛酸基粘蛋白5. 17. 0
LRRP Aa2-2963. 12. 10. 40. 3
LRRP Ab1-1143. 04. 2脂蛋白
LRRP Ab1-2165. 26. 8载脂蛋白 C-I (Apoc1)
LRRP Ab1-3313. 02. 2可溶性载体家族20, 成员1 (Slc20a1)0. 40. 3
LRRP Ab1-3342. 82. 7甲状腺素运载蛋白-related protein (TTN)0. 40. 4
LRRP Ab2-0082. 02. 1核蛋白0. 30. 3
LRRP Ab2-0343. 02. 3RNA酶A家族40. 2
LRRP Ab2-0952. 33. 10. 4
LRRP Ab2-2250. 40. 3各种因子
LRRP Ab2-2320. 40. 2血管生成素0. 2
LRRP Ab2-3710. 30. 4真核生物翻译起始因子4A10. 43. 8
LRRP Ab2-3792. 22. 2B细胞前体集落增强因子 (Pbef)2. 53. 4
LRRP Ab2-4170. 40. 2免疫蛋白3. 3
LRRP Ac11773. 63. 3补体成分5 (C5)8. 8
LRRP Ac12332. 14. 2I免疫球蛋白C-κ11. 80. 2
LRRP Ac18735. 46. 0巨噬细胞趋化因子 (JE/MCP)0. 44. 0
LRRP Ac2-0194. 12. 03. 3
LRRP Ac2-0617. 47. 6细胞骨架蛋白
LRRP Ac2-1433. 13. 3肌动蛋白 γ2. 64. 7
LRRP Ac2-1932. 12. 3网格蛋白重链 (Hc)2. 03. 3
LRRP Ac2-2232. 12. 4
LRRP Ba1-6474. 93. 2标记蛋白84. 8
LRRP Bm4032077. 75. 7血浆淀粉样蛋白a-50. 590. 5
LRRP Cb1-7392. 42. 3抑制性亚染色体转移片段40.3,2.3
LRRP Cc1-270. 30.1.2.2受体蛋白0. 20. 2
LRRP Cc1-380. 20. 2ATP-结合框亚家族C0. 40. 2
LRRP Cc1-94. 42. 5细胞核受体超家族0, 成员2 (Nr0b2)4. 67. 9
LRRP zbs5592. 03. 1I型白介素1受体(I1r1)
LRRPAb2-1320. 30. 1参与氨基酸代谢的酶2. 6
RIKEN 1110061A242. 03. 0精氨酸酶1 (Arg1)2. 93. 5
RIKEN 1300002A080. 32. 4精氨琥珀酸裂解酶 (Asl)0. 44. 9
RP11-281N100. 50. 32-酪氨酸辅酶A裂解酶(Hpcl2)0. 4
RP23-195K12. 72. 42. 42. 6
RP23-235O10. 50. 2蛋白水解酶21. 3
RP23-417P220. 50. 1半胱氨酸蛋白酶1 (Casp1)7. 30. 2
RP23-92K112. 42. 7蛋白酶抑制因子0. 36. 6
RP32-28p170. 30. 3α-2-巨球蛋白 (A2m)8. 35. 0
DNA segment of Chr 14. 86. 1α-胰蛋白酶抑制因子重链43. 7
Adult male mouse liver cDNA0. 20. 1依赖Ca2+的蛋白水解酶抑制因子3. 0
参与应急反应的蛋白丝氨酸蛋白水解酶抑制因子12. 82. 1
α-1 主要急相蛋白9. 86. 23. 62. 8
血管紧张肽原 (Agt)6. 68. 4磷酸化酶0. 4
激肽原4. 93. 4胸苷酸激酶2. 94. 5
Petaxin2. 12. 2促黏液蛋白40. 50. 2
T-激肽原9. 65. 9磷酸酶
参与糖类代谢的酶磷脂酰丝氨酸磷脂酶A13. 10.3,2.0
乙醇脱氢酶 (ADH)0. 40.1.2.4UTP-葡萄糖-1-磷酸酶0. 20. 3
甘油3-磷酸脱氢酶 (Gpd3)0. 40. 4合成酶基0. 1
异柠檬酸脱氢酶1 (Idh1)0. 30. 3谷氨酰脯氨酰-tRNA合成酶 (Eprs)0. 30. 3
参与脂肪或类固醇代谢的酶脂肪酸烯醇化酶1 (rELO1)0. 30. 3
丙二酰辅酶A脱羧酶0. 50. 3转移酶0. 22. 6
NAD (P) 依赖的脱羧酶0. 30. 4谷胱甘肽巯基转移酶Y(b) 亚基0. 30. 3
细胞色素P450 胆固醇7-α羟化酶 (P450 VII)0. 20.4.2.3肉碱O-辛酰转移酶 (Crot)0. 3
前列腺素D2合成酶2 (Ptgds2)2. 03. 0谷胱甘肽巯基转移酶α-1 (Gsta1)0. 4
3-α羟类固醇脱氢酶0. 20. 23型谷胱甘肽巯基转移酶, (Yb3) (Gstm3)0. 4
参与氧化还原反应的蛋白磺基转移酶K2
细胞色素b5 (Cyb5)0. 40. 2唾酸转移酶1 (Siat1)
细胞色素P4500. 40. 2UDP-葡萄糖醛酸基转移酶2, 成员5 (Ugt2b5)
细胞色素P450 3A1 (PNCN, Cyp 3A1)0. 30. 2
2.5 SISPH中基因表达的丰度差异

在0-36-40-44 h SISPH中, 不同基因的变化幅度不同, 根据上调或下调的幅度, 可以将这些基因分为3类: (1)70个基因下调超过0.5; (2)84个基因上调在2-10之间; (3)3个基因上调达10以上(图5).

图5
图5 0-36-40-44 h SISPH中基因表达丰度.
3 讨论
3.1 肝再生过程中上调表达的基因

41个基因在SISPH的36 h达到表达高峰, 表明这些基因可能与肝再生的细胞分裂和增生有关. 其中, 前列腺素D2合成酶2可催化前列腺素D2的合成和转运类维生素A [31], 他的上调表达意味着这两类维生素在肝再生中起重要作用. 巨噬细胞趋化因子(JE/MCP1)是多种炎症反应和免疫反应的抑制剂[32], 他的大量表达可能与减少部分肝切除引起的炎症反应有关. 网格蛋白可以合成或捕获内吞囊泡并定位于高尔基体的反面膜[33], 他的大量表达表明细胞内运输和消化活跃. CD44是结合在透明质酸上的一类跨膜糖蛋白, 他的上调可能与新生肝细胞的粘连有关[34]. 胸苷激酶为dTTP、氨酰化嘧啶和氨基酸合成所必须, 他在SISPH的36 h大量表达, 说明这个时期的核苷酸和蛋白质合成很旺盛. Mss4蛋白是一个细胞核磷蛋白[35-36], 他调节Ras信号途径, 因此他的大量表达可能是通过该信号途径抑制肝细胞的凋亡. 作为细胞周期蛋白, CDK 103的大量表达可能促进肝细胞的大量分裂. -2 巨球蛋白是新生肝细胞产生的一种蛋白水解酶抑制因子[36], 他的上调表达意味着肝再生中细胞的异化作用受到抑制. Fc-受体 Ⅲ 能促进巨噬细胞炎症蛋白1-的合成[37]和导致依赖IgG的细胞毒性及多种细胞因子和化学因子的产生[38-39], 故他的大量表达可能与肝切除后的多种免疫反应或炎症反应有关. 肌动蛋白能参与细胞分裂过程中细胞质的组织结构[40], 他的上调表达表明他与肝再生的细胞结构和功能建成有关. 鞘磷脂糖蛋白、可可蛋白、突变型肌动蛋白和一个尚未报道过的蛋白基因在SISPH的40 h达到表达高峰, 鞘磷脂糖蛋白对神经系统的重建具有重要作用[41], 他可能参与肝脏神经系统的再生. 可可蛋白可以防止早期乙醇诱导的肝损伤[42], 他的上调表达可能有助于保护再生肝不受醇类的伤害. -1主要急相蛋白属半胱氨酸蛋白水解酶抑制因子, 补体成分5不仅诱导肝细胞分泌葡萄糖, 还参与急相免疫反应的起动[43], 他们的共同作用可能有助于再生肝的血液循环和炎症消除. 血浆淀粉样蛋白A5基因上调达85, 推测他能参与损伤蛋白及其他无用成分的聚集. 依赖Ca2+的丝氨酸蛋白水解酶抑制因子参与蛋白糖基化并促进其成熟[44], 他在该时期的过量表达有助于细胞粘连. 磷脂酰丝氨酸磷脂酶A1能参与磷脂水解成2-酰基溶血磷脂和抑制溶血磷脂的合成[45-46], 他的上调表达可能与肝再生中的脂质转化有关. 具有血管活性的血管紧张肽[47-49]的大量表达可能有利于改善肝脏的血液循环, 加快肝再生的进程. B细胞前体集落增强因子是造血细胞的分裂素, 他在SISPH的44h剧烈表达可能有助于肝细胞通过G1检验点进行DNA复制和肝细胞增生[26]. 纤维蛋白原是Ⅱ型急相反应蛋白中的一类, 促进血小板的凝集和纤粘连斑的形成, 并对手术损伤(如肝切除等)产生非特异性的急相反应[50-52], 他的上调表达与肝切除后的急相反应有关. 天冬氨酸转氨酶是嘌呤碱合成所必需的, 他的上调说明细胞需要大量嘌呤. 丝氨酸蛋白酶抑制因子1是丝氨酸蛋白酶抑制因子超家族中的一种, 可能具有中和肝切除产生的炎症反应作用. 纤连蛋白1参与诱导细胞的有丝分裂并能形成细胞外基质的纤维网络复合物[53-55], 因此, 他的上调表达可能会加快残肝细胞的分裂, 从而促进细胞的结构功能建成和残肝的再生. 精氨琥珀酸裂解酶是鸟氨酸循环中的限速酶, 同时, 他催化精氨酸的生物合成[56-58], 另外, 他防止肝脏的纤维化损伤, 他的上调表达在肝再生中也起着积极的作用.

3.2 肝再生过程中下调表达的基因

12个基因在SISPH的36 h表达达到最少, 表明这些基因可能与增生抑制有关. 其中, 富含组氨酸的糖蛋白能抑制肝磷脂的抗凝血酶活性[59-61], 他的下调表达有助于再生肝的血液循环. 载脂蛋白C-I是脂蛋白与LDL受体和VLDL受体结合的抑制因子, 也是血浆胆固醇脂转运蛋白的抑制因子[62], 他的下调可能更有利于肝再生所需要的脂类转运. 苯丙氨酸羟化酶能催化苯丙氨酸转变为酪氨酸[63], 为再生肝提供合成蛋白质所必须氨基酸. 甲状腺素运载蛋白参与嘌呤的分解代谢[64],他的下调表达表明,这个时期再生肝可能需要更多的嘌呤. 血管生成素与血管发育有关, 是新血管形成的主要因子之一[65], 他的下调表达说明这个时期血管生成较少. 肉毒碱O-辛酰转移酶能协助中链或长链脂肪酸进出过氧化物酶体和线粒体 [66], 他的下调表达说明, 这个时期的再生肝的饱和脂肪酸的代谢较弱. 细胞色素P450花生四烯酸环氧化酶、肉毒碱O-辛酰转移酶等都是与再生肝的脂代谢有关, 他们的下调表达表明, 在SISPH的36 h, 残肝的脂代谢很弱. 7个基因在SISPH的40 h下调表达至最低点, 其中, 与氧化还原及降解外源毒素和内源雌激素等[67]有关的酶2-酪氨酸辅酶A裂解酶、细胞色素P450 3A1 (Cyp 3A1)、谷胱甘肽巯基转移酶Y (b)等的下调表达可能有助于保护残肝免受氧化作用的毒害. 磷酸酶1催化微管蛋白羧肽酶与微管的缔合作用, 进而促进微管蛋白的降解[68], 他的下调暗示这个时期的肝细胞需要大量合成微管蛋白. 谷胱甘肽巯基转移酶能清除外源致癌物, 同时他还具有抗氧化作用 [69], 他的下调可能有助于保持再生肝的谷胱甘肽高水平. 在SISPH的44h表达量最少的52个基因中, 与脂代谢有关的酶如异柠檬酸脱氢酶1、丙二酰辅酶A脱羧酶 (MCD)、可溶性载体家族20、唾液酸转移酶1、细胞色素P450胆固醇7-羟化酶、NAD (P)依赖的类固醇脱氢酶、3-羟类固醇脱氢酶等的下调表明, 残肝的脂代谢仍然很弱[70-72]. 亚胺对肝细胞有毒性, 与亚胺合成有关的异柠檬酸脱氢酶1在再生肝中的下调表达有助于肝再生的进行. 乙醇脱氢酶的下调表达说明肝再生中乙醇代谢途径受到了抑制. 肌氨酸氧化酶参与线粒体氧化磷酸化的电子传递, 他的下调表明这个时期再生肝的氧化磷酸化作用较弱. 细胞色素P450胆固醇7-羟化酶在保持肝脏的胆固醇水平方面起重要作用[73], 他的下调表达表明再生肝的胆固醇合成较弱. ATP结合框亚家族C与异质蛋白由内质网运输到高尔基体有关[74], 他的下调表达表明, 再生肝很少合成异质蛋白. 3-羟类固醇脱氢酶参与胆汁酸的生物合成[75], 他的下调表明再生肝的分化程度较低. -1-B糖蛋白能刺激血小板的分泌和积聚[76], 他的下调表达可能有助于再生肝的血液循环. 与氧化还原有关的酶如细胞色素 P450(Cyp), 细胞色素 P450 2b19(Cyp 2b19), 细胞色素 P450 2c39(Cyp 2c39), 细胞色素 B5, 黄素单加氧酶, 细胞色素P450 2E1 (Cyp 2E1), 对氧磷酶等[77]的下调表达可能有助于保护残肝免受氧化作用的毒害. 总之, 肝再生是个复杂的过程, 涉及到许许多多基因和蛋白质及他们的协同作用, 应该进一步的深入研究.

志谢

感谢上海博星生物基因芯片有限责任公司的帮助.

编辑: N/A

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