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类风湿性关节炎RF阳性与阴性患者外周血CD4 +细胞基因表达的差异

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维普资讯 http://www.cqvip.com ISSN1007—8738细胞与分子免疫学杂志(Chin J Cell Mol lmmuno1)2008,24(2 ・159 论著・ 文章编号:1007—8738(2008)02—0159—03 类风湿性关节炎RF阳性与阴性患者外周血CIM+细胞基因表达的差异 吕 诚 ,徐世杰 ,肖 诚 ,阎小萍 ,赵林华 ,王建明 ,李梢 ,吕爱平¨ (中国中医科学院: 中医临床基础医学研究所, 中医基础理论研究所,北京100700; 中日友好医院,北京100029; 清华大学 生物信息研究所,北京100084; 上海高校中医内科E研究院,上海201203) Gene expression profie of the peripher- f类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是以 al CD4 T cells in patients with RF and RF—rheumatoid arthritis LU Cheng ,XU Shi-ife ,XIAO Cheng ,YAN Xiao. ping ,ZHAO Lin.hua ,WANG Jian.ming ,LI Shao , LUAi-ping ・ Institute of Basic Research in Chinical Medicine,Beijing 100700, China [Abstract] AIM:To explore the diferences of the gene expression of CD4 lymphocytes between the RF and RF— patients with rheumatoid arthritis.METHODS:mRNA of alI the CD4 lymphocytes samples were extracted and identi- lfed、Then they were labeled and hybridized to microarrays. RESULTS:Hierarchical clustering analysis showed there were 55 diferential expression genes between the RF and RF—patients with rheumatoid arthritis.CONCLUSION: There are diferential expression genes between the RF and RF—patients and these genes are related to immunore- sponse. [Keywords]rheumatoid arthritis;rheumatoid factor;gene expression [摘要] 目的:研究RF因子阳性及阴性RA患者之间是否 存在基因组学的差异,探询差异存在的基因表达基础。方法: 应用基因表达谱方法来检测上述两型患者CD4 淋巴细胞基 因表达情况。结果:RF因子阳性与阴性患者之间有55条基 因表达差异有统计学意义。结论:RF因子阳性与阴性RA患 者之间存在差异表达基因,这些差异基因多与免疫应答相关。 [关键词]类风湿性关节炎;类风湿因子;基因表达 [中图分类号]R593.22 [文献标识码]A 收稿日期:2007—03—12;接受日期:2007—04—09 基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(90209O02);上海高校中医 内科E研究院资助项目(E03008);科技部国际合作项目 (2oo6DFA31730) 作者简介:吕诚(1979一),男,江西都昌人,助理研究员,硕士 Tel:010—6406761l;E—mail:Iv—cheng0816@163.corn Corresponding au ̄or.E—mail:1ap6406761 l@126.corn 周围关节对称性炎症为主、伴反复发作的慢性全身 性疾病,患者中关节局部致残率高达60%以上,是 一种严重危害人类健康的自身免疫性疾病,其病因 目前尚不十分明确,主要与遗传、感染、激素、免疫 因素等相关…。近期研究表明:RA的发生发展与 CIM淋巴细胞改变关系密切,关节滑膜中浸润的 CIM T淋巴细胞对自身抗原产生特异性免疫应答, 促进单核巨噬细胞的活化核细胞毒性T细胞的分化, 导致炎症细胞因子释放,形成炎性损伤。类风湿因 子(rheumatoid factor,RF)是临床诊断和治疗RA过 程中最常用的检测项目之一,它在RA中的阳性率约 为60%~80%,但特异性低 ’ 。为了探询RA中 RF阴性与阳性患者之间是否存在基因表达差异,我 们利用基因芯片技术对RA患者外周血CIM 细胞进 行了检测与研究。 1对象和方法 1.1对象RA患者33例来自北京中日友好医院风湿病科 及中国中医科学院西苑医院风湿病科,均为女性患者,年龄 21~60岁,平均(42.8--I9.9)岁,病程2~10年,平均(3.8-I- 4.9)年;其中RF 患者22例,年龄21~60岁,平均(41.6 4- 10.9)岁,病程2~10年,平均(5.05 4-1.81)年;RF一患者11 例,年龄34~60岁,平均(45.1±7.4)岁,病程2~8年,平 均(4.91 4-1.45)年。疾病诊断参照1987年美国风湿病学会 (ARA)修订的诊断标准 ,病例排除标准包括:合并严重关 节外表现,如高热不退、多发类风湿结节、肺间质纤维化、肾 脏淀粉样变、缩窄性心包炎、血管炎等需要使用糖皮质激素 的患者;虽为本病患者,但长期服用有关治疗RA的慢作用 药物,且在本研究前至少1周内未停用甲氨喋呤、氯喹、柳氮 磺胺吡啶、环磷酰胺、青霉胺和金制剂等免疫抑制类药物的 患者;合并有循环、呼吸、消化、泌尿生殖、造血系统以及中 枢神经系统等严重疾病的患者;精神病患者;孕妇或哺乳期 女性的患者;过往用药记录不明确者。另选中国中医科学院 西苑医院体检中心12名体检者作为对照,对照组为正常体检 人群,经体检后其心电图、血脂、血糖及肝功能均无异常。 维普资讯 http://www.cqvip.com l60 ISSN1007—8738细胞与分子免疫学杂志(Chin J Cell Mol Immuno1)2008,24(2 所有纳入者均采集晨起空腹静脉血6~8 mL,肝素抗凝备用。 1.2方法 1.2.5数据的分析包括图像的分析、标准化处理、ratio值 分析、基因的聚类分析。利用genepix 4100分析软件,对扫描 1.2.1 CD4 T淋巴细胞分离纯化采集的静脉血,以体积 的图像进行图像-数据的转换。所得数据,根据芯片数据剔除 的基本法则,剔除一些不可靠基因点值,包括剔除荧光值溢 出点,荧光前景值低于1.5倍背景中位数值的基因点,然后 比为50 L/1 mL血液的比例,将CD4 enrichment抗体加入 血液中混匀,室温下放置20 min。含胎牛血清的PBS等量稀 释样本,轻轻混匀,将混合液体小心加到Fieoll密度介质上, 形成分界面,室温下1 200 g速度离心20 min。用一次性吸量 根据转换数据中的SNR(信噪比),剔除SNR<2的位点。剔 除不可靠点后,剩余荧光点做散点图,Cy5与Cy3的值分布呈 现线性回归关系,对荧光值中位数Cy5/Cy3比值取对数处理, 使之呈正态分布。在此数据的基础上,以 为0,各芯片s均 值为s,对Cy5/Cy3值作归一化处理。所得数据进行统计学分 管在密度介质层与血浆层之间收集淋巴细胞,PBS清洗,冰 氯化铵溶解残存红细胞,PBS清洗2遍,即可得到纯度90% 以上的CD4 T淋巴细胞。 1.2.2 RNA提取及鉴定按TRIzol说明书,提取细胞总 析,以P<0.05为显著性标准,同时限定正常与RA患者荧光 比值>1.4或者<1/1.4为差异表达的标准。所得结果借助 GeneSifter mieroarray data analysis system进行pathway等相关 参数的分析。 RNA,并进行RNA鉴定,其A26o/A 比值必须不低于1.7。 aRNA制备:根据MessageAmp aRNA试剂盒操作说明进行。 用T'/Oligo(dT)逆转录合成第1条eDNA链,以第1条eDNA 链为模板合成第2条eDNA链,eDNA链纯化,体外转录合成 aRNA,aRNA纯化,aRNA鉴定及含量测定。 1.2.3标记的aRNA探针与基因表达芯片杂交及检测 芯片 2结果 2.1 RF 与RF一患者基因表达差异RF 与RF一患者之间 有55条基因表达差异具有明显性(部分差异表达基因见表 1),其中上调基因有40条,下调基因有15条,这些差异表达 由University of British Columbia、Canada提供,为全基因组序 列,共23 232个点,设有空白对照、阴性对照、管家基因对 照。根据PerkinElmer Mieromax ASAP RNA labeling试剂盒操 作说明进行。所有芯片均以相同对照标记为Cy3,样本标记 为Cy5。 基因主要涉及免疫应答基因,如TNF.受体超家族基因、热休 克蛋白基因、天冬氨酰-tRNA合成酶、干扰素 T细胞受体 1.2.4基因芯片图像扫描像扫描。 用GenePix4000B scanner进行图 介导分子、STAT诱导的STAT抑制因子、干扰素 诱生蛋 白等。 表1 RF 与RF一患者部分差异表达基因 Tab 1 Defferential expression genes between RF and RF—patients 2.2 R1F 、R1F一患者与对照组的表达差异RF 、RF一患者 稳定蛋白、锌指蛋白264、信号识别蛋白、蛋白激酶NYD- 与对照组之间有42条基因差异表达(部分差异表达基因见表 2),这些差异表达基因主要与成纤维细胞生长因子8、钙调热 SP15等相关。 维普资讯 http://www.cqvip.com ISSN1007—8738细胞与分子免疫学杂志(Chin J Cell Mol Immuno1)2008,24(2 161 表2 RF 、RF一患者与对照组之间部分差异表达基因 Tab 2 Defferential expression genes among group Gene name Gene ID RF /ctrl RF一/ctrl Tmnscobal…1(vitamin BI2 binding protein.R binder family)NM ̄1062 I-amin ̄yelopmpane-卜cari ̄xyfate synthase NM_o32592 Development and diffemntiation enh ̄cfag factor l ABO33 ̄5 Fibmblast grawth factor 8( ̄drogen-induced) NM 033I63 Calcium-regulated heat-stable protein(Mr24000) NM_o14316 Protein kIrIase ̄choring pmtein GKAP42 NM02521 l Interelmn-induced p ̄ein with tetmtri ̄peptide repeats l NM001 ̄8 KaD'opherin(impordn)beta 2 NM_002270 1 …一erlated function pmtein 4—2 NM022 ̄7 Zinc finger protein 264 NM O0 ̄I7 Prot ̄e(p—ne,…p n)26S subunit,mn_ATPase.8 NM_0028I2 PlD nmed cell death 5 NM0047 ̄ S‘ lal ̄ognidon pamele Mrl90【x1 NM003I35 Major histoeompatibility complex,class I.E NM_005516 Protein k NYD SPI5 NM_D3091l V ̄iele amine transport protein I BC015041 Ubiquinol—cyt ̄hrome c reduct ̄e ̄plex(Mr7 2OO) NM_o13387 3讨论 RA是以对称性多关节炎为主要临床表现的系统 性自身免疫紊乱疾病,病程呈慢性、进行性、破坏性 进展。其发病机制目前尚不明确,众多研究表明RA 的发生发展涉及多种基因的异常变化,研究RA相关 的基因和蛋白变化,对于疾病的诊断、分类、治疗都 具有重要的意义。既往文献研究表明:CD4 T淋巴 细胞是自身免疫中的重要反应细胞,在RA发病中有 重要作用 ’ ,RA患者T细胞亚群中CD4 T淋巴细 胞比例及克隆扩增能力均有所改变 ’ 。因此选取 RA患者外周血CD4 T淋巴细胞作为研究的对象进 行观察。基因芯片技术经过1O余年的发展已13益成 熟,它能够高通量、高效率、低能耗的对生物学信息 进行分析处理,它能够在1次实验中筛选出疾病的大 量相关基因群,检出疾病发生发展的决定基因。基 于如此优点的考虑,我们引入基因芯片技术对RA的 发病机制从基因水平进行研究和探讨。 RF异常变化是RA免疫功能异常的重要表现, 也是诊断和估计RA愈后的常用参考指标。通常所 说的RF是指采用乳胶凝集试验测得的IgM—RF,但其 在RA患者阳性率为60%~80%,特异性较差 ’m 。 在芯片检测中发现RF 与RF一患者之间有55条基因 表达具有显著性差异,提示RF 与RF一患者之间确 实存在基因组水平的差异表达。这些差异的基因涉 及核苷酸糖、氨基糖、天冬氨酸等物质的代谢途径, 以及细胞因子受体、信号传导等多种生物学途径。 对这些基因的功能检索发现它们参与了细胞生长、 生理过程、分子结合、催化信号转导等过程。而由表 2发现:与对照组健康人比较表达基因主要涉及有机 酸代谢、酶类活性、生长过程调节、细胞增殖抑 制、跨膜离子转运以及部分特定酶活性调节等。将 表1与表2中差异基因进行比对,发现只有4个差异 基因表达是相同的,这个结果反映了RA患者同正常 对照之间及RA患者不同RF型之间的基因差异表 达,存在各自的基因表达谱基础。 利用基因芯片技术和生物信息学技术分析基因 在全局、系统水平的机制是当前功能基因组学 的重要研究手段,它明显优于过去的单一基因研究 模式,可以在整体基因组的水平对基因的表达 网络机制,进行系统全面的分析 。临床的RA患 者中表现为不同RF型很常见,但是相关的基础研究 却不多见。此次的实验结果从基因组学的角度反映 出不同RF型RA患者之间存在基因表达谱的差异, 而差异基因主要与免疫应答过程相关,今后可以围 绕具体的差异表达基因进行分析,找出两型患者的 特征基因,从而提高RF对RA临床诊断的特异性, 具有一定的临床意义。 参考文献: [1]姜良勇.类风湿性关节炎发病的免疫学机制[J].细胞与分子免 疫学杂志,1998,14(3):233—235. 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