[背景]锰(Mn)是帕金森病(PD)的环境致病因素之一,长期接触Mn会造成神经损伤.挖掘Mn的神经毒性作用与神经退行性疾病(NDD)尤其是PD的共同机制,对于疾病早期诊断具有重要意义.[目的]通过生物信息学综合分析NDD患者脑组织额叶皮质和Mn暴露的神经细胞中共表达的信使RNA(mRNA)-微小RNA(miRNA),揭示NDD尤其是PD与Mn的神经毒性作用的潜在共同机制.[方法]运用R软件对GSE150696数据库中NDD患者额叶皮质mRNAs和Mn染毒的人神经母细胞瘤细胞(SH-SY5Y)mRNAs进行差异分析;对重叠的差异表达基因(DEGs)进行京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析.使用miRNet数据库预测miRNAs,通过starBase和miRTarBase数据库鉴定mRNA-miRNA相互作用关系,用Cytoscape软件构建mRNA-miRNA调控网络.通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)聚类GSE77667数据库中与PD关联的核心miRNAs,并对比分析mRNA-miRNA调控网络.[结果]在NDD患者额叶皮质和Mn染毒神经细胞中共鉴定出34个重叠的DEGs,主要富集在白细胞介素-17(IL-17)信号通路、环磷酸腺苷(cAMP)信号通路、原发性免疫缺陷等通路.根据数据库预测结果,最终纳入52个miRNAs,共71对miRNA-mRNA相互作用关系构建调控网络.WGCNA 筛选出 6 个核心 miRNAs:hsa-let-7 i-5p、hsa-mir-155-5p、hsa-mir-219-2-3p、hsa-mir-221-3p、hsa-mir-485-3p 和 hsa-mir-509-3-5p;其中 hsa-let-7 i-5p 和 hsa-mir-155-5p 对应的靶基因分别为FBXW2和CCL2.KEGG分析结果提示CCL2与IL-17信号通路密切相关.[结论]NDD与Mn的神经毒性存在相似的分子调控机制,IL-17信号通路可能通过CCL2和hsa-mir-155-5p在Mn相关的NDD中发挥作用.

锰;神经毒性;神经退行性疾病;帕金森病;作用机制

张钧柔;张诗玄;李婕;牛丕业

首都医科大学,公共卫生学院/环境毒理学北京市重点实验室,北京100069

环境与职业医学

[1]张钧柔;张诗玄;李婕;牛丕业-.白细胞介素-17信号通路在锰中毒及相关的神经退行性疾病中作用的生物信息学研究)[J].环境与职业医学,2022(10):1140-1145

GSE150696,GSE77667,FBXW2

锰中毒,神经退行性疾病,生物信息学研究,Mn,帕金森病,致病因素,长期接触,神经损伤,神经毒性,毒性作用,NDD,脑组织,额叶皮质,神经细胞,信使,mRNAs,染毒,人神经母细胞瘤细胞,SH,SY5Y,差异表达基因,DEGs,京都基因与基因组百科全书,通路分析,miRNet,miRNAs,starBase,miRTarBase,相互作用关系,Cytoscape,软件构建,调控网络,加权基因共表达网络分析,WGCNA,环磷酸腺苷,cAMP,原发性免疫缺陷,关系构建,hsa,let,5p,mir,3p,靶基因,CCL2,分子调控机制

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