基于生物信息学分析探讨羟基红花黄色素A通过JAK2/STAT3信号通路抑制缺血性脑卒中后神经元凋亡的机制
吴艺舸1
殷丽君1
王泽乾1
贾思锋2
温春丽3
宋丽娟4
马存根1
1.山西中医药大学(山西晋中 030619)2.湖北中医药大学3.山西省人民医院4.山西中医药大学(山西晋中 030619);山西医科大学(太原 030001)
摘要：目的:利用生物信息学技术筛选并鉴定缺血性脑卒中(IS)的关键基因,基于基因富集分析结合相关实验探讨羟基红花黄色素A(HSYA)对脑缺血损伤后神经元凋亡的影响及机制.方法:从GEO数据库获得IS相关的样本数据,进行差异表达基因(DEGs)分析及基因富集分析,获得关键基因与关键信号通路,并通过体内外实验进行相关验证.建立Sprague-Dawley大鼠大脑中动脉闭塞再灌注模型(MCAO/R),采用蛋白免疫印迹法(Western Blot)和免疫荧光检测Janus激酶2(JAK2)/信号传导转录激活因子3(STAT3)通路的磷酸化水平及凋亡相关蛋白的表达;线粒体膜电位探针检测线粒体膜电位情况进而明确细胞凋亡水平.利用HT-22海马神经元细胞建立糖氧剥夺/复糖氧模型(OGD/R),使用JAK2/STAT3信号通路抑制剂进一步验证HSYA对神经元凋亡的作用机制.结果:通过生物信息学分析研究GSE22255数据集发现23个显著上调的DEGs和2个显著下调的DEGs.富集分析发现其与脂多糖的反应、细胞凋亡的调控、炎症反应、急性炎症反应调节、分子干预信号通路相关.生物过程方面,通过建立特征基因功能网络发现,特征基因与急性炎症反应、凋亡信号通路的调节、脂多糖介导的反应、稳态分子的反应等功能相关.基因集富集分析显示,肿瘤坏死因子α(TNF-α)介导的核因子κB(NF-κB)信号通路、血红素代谢信号通路、细胞凋亡相关信号通路、JAK/STAT3信号通路、P53信号通路发挥着关键作用.筛选出JAK2/STAT3信号通路和凋亡相关通路为研究重点.与假手术组比较,MCAO/R组大鼠磷酸化JAK2(p-JAK2)、磷酸化STAT3(p-STAT3)和促凋亡相关蛋白表达升高(P＜0.001),抑凋亡相关蛋白表达降低(P＜0.001).HSYA干预后可抑制JAK2/STAT3信号通路磷酸化激活和神经元凋亡(P＜0.01).体外实验显示,OGD/R组JAK2/STAT3通路被磷酸化激活,促凋亡相关蛋白表达较Normal组升高(P＜0.001),抑凋亡相关蛋白表达低于Normal组(P＜0.001);加入抑制剂AG490后JAK2、STAT3磷酸化程度降低(P＜0.01).与Normal组比较,OGD/R组凋亡相关蛋白半胱氨酸蛋白酶3(Cleaved Caspase-3)、Bcl-2关联X蛋白(Bax)表达水平升高(P＜0.001),Bcl-2表达降低(P＜0.001).HSYA抑制了神经元的凋亡(P＜0.01).结论:JAK2/STAT3信号通路和凋亡相关信号通路在IS后发挥着关键作用,HSYA可能通过调控JAK2/STAT3信号通路,抑制缺血缺氧后神经元凋亡,从而减轻脑损伤.
关键词：缺血性脑卒中生物信息学分析羟基红花黄色素A脑缺血神经元Janus激酶2/信号传导转录激活因子3信号通路凋亡实验研究
资助基金：国家自然科学基金(No.82004028)中国博士后科学基金面上资助项目(No.2020M680912)国家中医药管理局张仲景传承与创新专项(No.GZY-KJS-2022-048-1)山西省科技创新人才青年团队项目(No.202204051001028)山西中医药大学科技创新团队项目(No.2022TD2010)山西省卫健委医学科技领军团队项目(No.2020TD05)山西中医药大学附属医院国家区域中医医疗中心心血管专项基金项目(No.XGZX202115)山西中医药大学青年科学家培育项目(No.2021PY-QN-09)山西中医药大学学科建设经费项目(No.2023XKJS-02)山西中医药大学研究生创新创业项目(No.2023CX025)
论文发表日期：2024-09-16
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 3326-3335,3352 )
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