二氧化硅暴露对呼吸道上皮细胞基因表达的影响OACSTPCD

目的:采用生物信息学方法探讨人原代支气管上皮NHBE细胞暴露于SiO_(2)后的基因表达变化,筛选关键基因并进行实验验证,从而为硅肺病的诊断和治疗提供新思路。方法:从GEO数据库获取数据集GSE62769,采用R语言3.6.3对基因表达数据矩阵进行差异表达基因(DEGs)筛选、GO功能富集分析及KEGG信号通路分析。同时采用STRING数据库和Cytoscape软件构建蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络,MCODE插件筛选关键基因。最后以0、50、100、200μg/mL SiO_(2)暴露于A549细胞24 h,采用逆转录荧光定量PCR(RT-qPCR)法对关键基因表达水平的生信分析结果进行了扩展性验证。结果:生物信息学分析共筛选出48个DEGs。GO和KEGG分析结果显示,DEGs主要参与脂多糖反应、对细菌来源分子的反应等生物学过程,细胞因子-细胞因子受体相互作用等信号通路。11个关键基因为CXCL8、CXCL10、TLR2、JUN、ICAM1、CXCL1、MMP1、TNFAIP3、CCL20、CXCL2和CXCL3。RT-qPCR实验结果显示,在200μg/mL SiO_(2)混悬液干预下A549细胞中CXCL8、JUN、ICAM1、CXCL1、MMP1、TNFAIP3、CCL20和CXCL3基因的mRNA表达均显著上调,与生物信息学分析中暴露于SiO_(2)的NHBE细胞的基因表达趋势一致。结论:基于生物信息学方法和体外实验验证,筛选得到了呼吸系统上皮细胞中11个与SiO_(2)暴露相关的异常表达基因,可为硅肺病的发生机制提供新的科学依据,同时为硅肺病早期诊断和治疗提供了新靶标。