基于转录组学分析尼古丁诱导气道上皮细胞炎症反应的机制

作者：李倩; 李婧娥; 李媛; 高笑宇; 孙德俊^*

来源：实用心脑肺血管病杂志, 2023, 31(05): 75-81.

• 炎症
• 上皮细胞
• 尼古丁
• 转录组学

目的 基于转录组学分析尼古丁诱导气道上皮细胞炎症反应的机制。方法 本实验时间为2021年6月至2022年10月。取对数生长期的BEAS-2B细胞，将其随机分为A组（空白对照）、B组（1 nmol/L尼古丁处理24 h）、C组（10 nmol/L尼古丁处理24 h）、D组（100 nmol/L尼古丁处理24 h）、E组（1μmol/L尼古丁处理24 h）、F组（10μmol/L尼古丁处理24 h）、G组（100μmol/L尼古丁处理24 h）、H组（1 mmol/L尼古丁处理24 h）、I组（5 mmol/L尼古丁处理24 h）、J组（10 mmol/L尼古丁处理24 h）、K组（15 mmol/L尼古丁处理24 h），采用细胞计数试剂盒8(CCK-8)检测各组细胞增殖活性。取对数生长期的BEAS-2B细胞，将其随机分为空白对照组与5 mmol/L尼古丁组（5 mmol/L尼古丁处理24 h），采用实时荧光定量PCR检测各组IL-1β、IL-8 mRNA表达水平。取对数生长期的BEAS-2B细胞，将其随机分为空白对照组与5 mmol/L尼古丁组（5 mmol/L尼古丁处理24 h），采用ELISA检测各组IL-1β、IL-8蛋白表达水平。取对数生长期的BEAS-2B细胞，将其随机分为空白对照组与5 mmol/L尼古丁组（5 mmol/L尼古丁处理24 h），收集各组细胞后进行转录组学测序。采用实时荧光定量PCR验证差异表达基因。采用clusterProfiler工具包对差异表达基因进行GO功能富集分析和KEGG通路富集分析。结果 I组、J组、K组细胞增殖活性低于A组、B组、C组、D组（P<0.05）;J组、K组细胞增殖活性低于E组、F组、G组、H组、I组（P<0.05）;K组细胞增殖活性低于J组（P<0.05）。5 mmol/L尼古丁组IL-1β、IL-8 mRNA表达水平高于空白对照组（P<0.05）。5 mmol/L尼古丁组IL-1β、IL-8蛋白表达水平高于空白对照组（P<0.05）。转录组学测序结果显示，共检出24 751个基因，其中7 539个差异表达基因（3 771个基因表达上调，占50.02%;3 768个基因表达下调，占49.98%）。选出P值最小的19个差异表达基因，实时荧光定量PCR检测结果显示，EGR3、IL-24、NOV、CXCL8、CXCL2、JUN、FASN、HSPA5、AXL、IGFBP4、FADS1、ANXA3、TUBA1A、ACSS2、EZR、STMN3、CPA4、HMGCS1、UCP2表达水平与转录组学检测结果一致。GO功能富集分析结果显示，在生物过程（BP）方面，上述19个差异表达基因主要与DNA复制、辅因子生物合成过程、粒细胞激活等相关；在细胞组分（CC）方面，上述19个差异表达基因主要与黏着斑、细胞-基质黏附结、细胞基质结等相关；在分子功能（MF）方面，上述9个差异表达基因主要与钙黏着蛋白结合、细胞黏附分子结合、单链RNA结合等相关。KEGG通路富集分析结果显示，共富集到322条KEGG通路，前5条分别为肌动蛋白细胞骨架调节、癌症中miRNA、细胞周期、碳代谢、溶酶体。结论 尼古丁诱导气道上皮细胞炎症反应的机制可能与EGR3、IL-24、NOV、CXCL8、CXCL2、JUN、FASN、HSPA5、AXL、IGFBP4、FADS1、ANXA3、TUBA1A、ACSS2、EZR、STMN3、CPA4、HMGCS1、UCP2的异常表达有关，涉及粒细胞激活、中性粒细胞脱颗粒与相关免疫、细胞-基质黏附结、肌动蛋白结合等细胞功能及肌动蛋白细胞骨架调节、癌症中miRNA、细胞周期等通路。

• 出版日期2023
• 单位内蒙古科技大学包头医学院; 内蒙古自治区人民医院