盧 月,亓 篧,陳曲波,韓 凌,3,郜恒駿,盧傳堅,3
(1.廣州中醫(yī)藥大學第二附屬醫(yī)院,廣東 廣州 510006;2.生物芯片上海國家工程研究中心,上海 201203;3.廣東省中醫(yī)證候臨床研究重點實驗室,廣東 廣州 510006)
銀屑病是一種慢性遷延、易反復發(fā)作的皮膚炎癥性疾病。世界衛(wèi)生組織(WHO)2016年報告全球銀屑病患病率在0.09%到11.43%之間[1],我國發(fā)病率近25年間由0.12%增長至1.49%,銀屑病已成為危害公共健康的常見疾病[2]。銀屑病在治療上存在諸多缺陷,往往緩解期短,易復發(fā),易耐受,且大多數(shù)藥物都存在相當?shù)亩靖弊饔?。中醫(yī)學在治療銀屑病方面具有獨特的理論體系,長期以來積累了豐富的臨床經驗。中醫(yī)證候是中醫(yī)學臨床與基礎的核心,是中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究中的重要內容。課題組對1979—2010年尋常型銀屑病文獻證候分布情況進行分析,發(fā)現(xiàn)尋常型銀屑病患者所有證型中,排前3位的證候血熱證(32.86%)、血燥證(23.56%)、血瘀證(19.43%),累計共占75.85%;并且血瘀證與穩(wěn)定期相關,消退期與血燥證相關[3-4]。
本課題通過基因表達譜芯片和miRNA芯片技術,對銀屑病三種常見中醫(yī)辨證分型患者的外周血單核細胞基因表達水平和miRNA表達水平進行分析,對差異表達基因和miRNA進行關聯(lián)分析,從基因和miRNA水平揭示銀屑病不同證型的微觀物質基礎。
1.1 納入標準 符合尋常型銀屑病診斷標準[5],中醫(yī)證型診斷符合白疪證型診斷[6];簽署知情同意書。
1.2 排除標準 妊娠或哺乳期婦女;近半年內服用過類固醇藥物和/或服過維甲酸類藥物或用過生物制劑;1個月內外用過類固醇制劑或維甲酸類乳膏;合并有甲狀腺功能亢進、心血管、腦血管、肝、腎和造血系統(tǒng)等原發(fā)性疾病和精神病患者,以及長期服藥的患者;多種中醫(yī)證型夾雜的患者。
1.3 研究對象 所有患者均來源于廣東省中醫(yī)院皮膚科門診和病房。經本院倫理委員會批準。尋常型銀屑病組:共62例,其中血熱證16例,血瘀證23例,血燥證23例;男44例,女18例;平均年齡45.5歲(19~60歲),病程1個月至10年。健康對照組:共10名,均為門診體檢健康者,性別和年齡與銀屑病組相匹配。
1.4 儀器及試劑TRI Reagent(德國Sigma公司,貨號:T9424),miRNeasy Micro試劑盒(德國QIAGEN公司,貨號:217084),RNase-Free DNase Set(德國QIAGEN公司,貨號:79254),Affymetrix表達譜配套試劑盒GeneChipRWT PLUS試劑盒(美國Affymetrix公司,貨號:902280),GeneChipR雜交洗脫染色試劑盒(美國Affymetrix公司,貨號:900720),滾動雜交爐(美國Affymetrix公司,貨號:00-0331-220V),洗滌工作站450DX2(美國Affymetrix公司,貨號:00-0335),數(shù)據(jù)采集軟件Command Console Software 3.1(美國Affymetrix公司),數(shù)據(jù)分析軟件Transcriptome Analysis console Software(美國Affymetrix公司);Agilent Bioanalyzer 2100電泳儀(美國Agilent公司);芯片掃描儀GeneChipRScanner 3000DX2(美國Affymetrix公司,貨號00-0334);本實驗選用芯片為Affymertix公司的GeneChipRclariom D基因芯片和Agilent Human miRNA,Release 21.0(8*60K,Design ID:070156)芯片。
1.5 標本采集及處理 采集肘靜脈血10 mL于含有肝素的抗凝管中,按照試劑盒說明書分離外周血單核細胞(PBMC),置-80℃冰箱保存。
1.6 RNA的抽提與質檢 根據(jù)Sigma提供的標準操作流程,采用TRI Reagent對樣本總RNA進行抽提,進而使用miRNeasy Micro試劑盒和RNase-Free DNase Set純化總RNA。在質檢評斷合格后,純化后的總RNA,經Agilent Bioanalyzer 2100電泳儀評估RNA的完整性。
1.7 基因芯片實驗 本研究采用Affymetrix表達譜配套試劑盒GeneChipRWT PLUS試劑盒,按照生產廠商規(guī)定的標準操作流程對樣品總RNA中的mRNA進行體外反轉錄擴增,同時用生物素(biotin)標記cRNA。
按照Affymetrix芯片雜交流程,把生物素標記的cRNA加入盒式芯片中,按照表達譜芯片配套提供的雜交標準流程使用配套試劑盒,在45℃滾動雜交爐中滾動雜交16 h,雜交完成后在洗滌工作站按照標準操作流程進行芯片的洗滌。
芯片結果采用芯片掃描儀GeneChipRScanner 3000DX2進行掃描,用Command Console Software 3.1軟件讀取原始數(shù)據(jù),質控合格的數(shù)據(jù)采用Command Console Software 3.1軟件進行歸一化處理,使用Gene level_SST_RMA算法對數(shù)據(jù)進行質控并出具數(shù)據(jù)報告,采用Transcriptome Analysis console軟件進行初步的基因差異表達分析。篩選P〈0.05,fold change≥2的差異基因,利用DAVID進行富集,選擇P〈0.05的通路進行分析。
1.8 miRNA芯片實驗 本研究使用的芯片為Agilent Human miRNA,Release 21.0(8*60K,Design ID:070156)芯片,樣品總RNA利用NanoDrop ND-2000(Thermo Scientific)定量并經Agilent Bioanalyzer 2100(Agilent Technologies)檢測RNA完整性。RNA質檢合格后,參照芯片標準流程進行樣本的標記、芯片的雜交以及洗脫。
采用Feature Extraction軟件(version10.7.1.1,Agilent Technologies)處理原始圖像提取原始數(shù)據(jù)。利用t檢驗的P值和倍數(shù)變化值進行差異miRNA篩選,篩選的標準為上調或者下調倍數(shù)變化值≥2.0且P≤0.05。接著,利用3個數(shù)據(jù)庫(Targetscan,microRNAorg,pita)共同對差異miRNA進行靶基因預測,接著對靶基因進行GO和KEGG富集分析,以判定差異miRNA主要影響的生物學功能或者通路。
根據(jù)表達譜芯片的差異基因分析結果,miRNA芯片差異miRNA及靶基因預測結果,利用DIANA在線工具及其數(shù)據(jù)庫對基因芯片和miRNA芯片結果進行關聯(lián)分析和維恩分析。
2.1 銀屑病不同證型患者和健康人的表達譜芯片與miRNA芯片結果關聯(lián)分析 我們根據(jù)銀屑病不同中醫(yī)證型患者和健康人miRNA芯片差異miRNA的靶基因預測結果,將表達譜分析的差異基因與miRNA芯片分析的差異miRNA按照差異改變負相關的關系進行關聯(lián)分析。結果表明,銀屑病血熱證患者和健康人的差異miRNA包括hsa-miR-136-5p、hsa-miR-144-3p和hsa-miR-485-3p;銀屑病血燥證患者和健康人的差異miRNA包括hsa-miR-1-3p、hsa-miR-136-5p、hsa-miR-144-3p和hsa-miR-485-3p;銀屑病血瘀證患者vs健康人的差異miRNA包括hsa-let-7c-5p、hsa-let-7f-5p、hsa-miR-146a-5p等21個。(見表1~3)
表1 銀屑病血熱證患者和健康人差異miRNA與靶向差異基因
表2 銀屑病血燥證患者和健康人差異miRNA與靶向差異基因
表3 銀屑病血瘀證患者和健康人差異miRNA與相關聯(lián)差異基因
2.2 三種銀屑病中醫(yī)證型與健康人關聯(lián)分析差異miRNA篩選共有差異miRNA,將三種證型與健康人的差異基因和差異miRNA進行關聯(lián)分析后,對各證型關聯(lián)分析后miRNA和基因的差異倍數(shù)都≥1.2倍的miRNA進行韋恩分析,經分析得到共有差異miRNA為hsa-miR-485-3p。(見圖1)
圖1 三種銀屑病中醫(yī)證型患者與健康人關聯(lián)分析差異miRNA
2.3 三種銀屑病中醫(yī)證型與健康人關聯(lián)分析差異基因 篩選出的共有差異基因分析按照上述分析方法,將各證型關聯(lián)分析后miRNA和基因的差異倍數(shù)都≥1.2倍的差異基因進行維恩分析。結果表明,三種證型的共有差異基因為miR-485-3p的靶基因RBMS1和FAM98B。(見圖2)
圖2 三種銀屑病中醫(yī)證型患者與健康人關聯(lián)分析差異基因
2.4 三種銀屑病中醫(yī)證型存在靶標關系的特有差異miRNA和基因分析 關聯(lián)分析和韋恩分析結果表明血瘀證存在靶標關系的特有差異miRNA和基因共142對,血燥證存在靶標關系的特有差異miRNA和基因共15對,而血熱證不存在證型特有差異miRNA。
銀屑病疾病分期一般分為進行期、穩(wěn)定期和消退期,與銀屑病常見三種中醫(yī)證型相對應。血熱證多處于銀屑病進行期,血熱熾盛或外受毒熱刺激,而致血熱生風,風盛化燥,故皮損潮紅脫屑,伴瘙癢,并口干、心煩、易怒,大便秘結,小便赤黃。血瘀證多處于穩(wěn)定期,且病程長,濕毒內滯,氣滯血瘀。此時皮損為暗紅色,呈斑塊狀并肥厚,或呈苔蘚樣變,有明顯浸潤,伴瘙癢。血燥證多處于消退期,熱毒蓄久,傷陰耗血所致。此時皮損顏色淡紅,鱗屑少,伴瘙癢,并咽干、口干、大便秘結[7]。本課題通過基因表達譜芯片和miRNA芯片,在基因和miRNA表達水平對銀屑病常見三種中醫(yī)證型進行分析,并將結果進行關聯(lián),得到三種中醫(yī)證型共有差異miRNA,以及可能是其作用靶點的差異基因。
經關聯(lián)分析和韋恩分析,結果表明血瘀證組存在靶標關系的特有差異miRNA和基因共159對,血燥證組存在靶標關系的特有差異miRNA和基因共16對,而血熱證組不存在證型特有差異miRNA。SLA2與其調控的hsa-miR-26b-5p是血瘀證組存在靶標關系的特有差異miRNA和基因之一。SLA2(Src like adaptor 2,又名SLAP-2)是主要在造血細胞中表達的銜接蛋白。在T細胞中,SLAP-2與幾種酪氨酸磷酸化蛋白相結合,通過與泛素連接酶c-Cbl的相互作用負性調節(jié)T細胞抗原受體下游信號傳導[8]。此外,hsa-miR-26b-5p與代謝調節(jié)、糖尿病相關[9]。WASL與hsa-miR-1-3p是血燥證組存在靶標關系的特有差異miRNA和基因。WASL(WASP like actin nucleation promoting factor,又名N-WASP)在細胞遷移、免疫炎癥反應中發(fā)揮重要作用,該基因可以通過調控NF-kB和MAPK信號通路進而影響牙齦成纖維細胞中炎癥細胞因子的表達[10]。并且,WASL可以調控IL-23在角質形成細胞中的表達,進而影響慢性皮膚炎癥的發(fā)生[11]。hsa-miR-1-3p與其靶基因作用,參與系統(tǒng)性紅斑狼瘡等免疫性疾病的發(fā)生[12]。
經分析得到三種中醫(yī)證型共有差異miRNA為hsa-miR-485-3p。研究表明,miR-485-3p通過下調Top2α的表達,調控核因子-YB影響DNA拓撲異構酶Ⅱα的表達和藥物反應性[13]。此外,miR-485-3p是盤狀皮膚紅斑狼瘡發(fā)病機制中的調控因子,通過調節(jié)炎癥介質的產生,從而促進盤狀皮膚紅斑狼瘡病變中的皮膚炎癥,說明miR-485-3p與皮膚免疫炎癥密切相關[14]。RBMS1(RNA Binding Motif single stranded interacting protein 1)是結合單鏈DNA/RNA的小蛋白家族成員,參與DNA復制與細胞周期調控。RBMS1能夠特異性結合C-myc基因上游的復制起始區(qū)[15],調控C-myc表達,調控銀屑病表皮角質形成細胞的增殖與分化。此外,RBSM1可通過IL-6/STAT3信號通路促進胃癌細胞的侵襲轉移[16]。研究[17]表明,與健康人比較,血熱證銀屑病患者皮損中JAKl/STAT3信號通路活化程度顯著升高,下游因子C-myc、VEGF表達量升高,同時高于血燥證和血瘀證患者,證型間的表達水平呈血熱證〉血瘀證〉血燥證的狀態(tài)。RBSM1是否通過JAKl/STAT3調控下游因子C-myc、VEGF的表達發(fā)揮影響三種證型狀態(tài)的機制還需要進一步深入研究。研究表明,中國漢族人群RBMS1基因rs7593730位點與代謝性疾病2型糖尿病具有顯著相關性,RBMS1和ITGB6基因2q24位點的突變人群具有2型糖尿病易感性[9]。研究[18]顯示,F(xiàn)AM98B與hCLE、DDX1、HSPC117形成復合物,在細胞核和細胞質之間穿梭以轉運RNA,在控制細胞核和細胞質RNA功能中發(fā)揮重要作用。FAM98B作為銀屑病三種證型中共有差異靶基因,其在銀屑病方面的作用還尚未報道。
本研究通過對尋常型銀屑病不同中醫(yī)證型患者外周血單核細胞的基因表達譜芯片與miRNA芯片結果進行關聯(lián)分析,得到銀屑病不同中醫(yī)證型的微觀物質基礎;并且發(fā)現(xiàn)miR-485-3p及其靶基因RBMS1和FAM98B有可能是參與銀屑病發(fā)生的重要miRNA和基因。