通过高通量测序技术分析极低频电磁场(ELF-EMFs)辐射干扰小鼠成纤维细胞后转录组的变化情况,并筛选出可能参与ELF-EMFs调控成纤维细胞生长的相关通路及基因。
将小鼠NIH/3T3细胞分为电磁辐射组和正常对照组,电磁辐射组细胞置于0.2 mT、50 Hz的电磁辐射系统中,正常对照组置于同等条件未通电的相同线圈系统中,于细胞培养箱中培养24 h后收集细胞,提取RNA。采用第2代高通量测序技术对2个组进行转录组测序,对筛选的差异基因进行基因功能注释及信号通路数据库分析。筛选出部分高表达基因进行实时荧光定量PCR验证。
本次转录组测序共鉴定出17 980个基因,筛选出140个有显著差异的基因,其中上调120个,下调20个。差异基因富集在酶的催化活性、细胞代谢过程、生物调控、生物合成等方面。京都基因与基因组百科全书分析结果显示,差异基因主要涉及55条通路,富集显著的10条通路集中于氨酰基-tRNA的生物合成、血小板活化、神经营养蛋白信号通路、肾素-血管紧张素系统等,与细胞的生物合成密切相关,进一步从中筛选出可能参与细胞辐射后应激的差异基因,包括有丝分裂原激活的蛋白激酶12(MAPK12)、神经营养性酪氨酸激酶受体3型(NTRK3)、2型血管紧张素Ⅱ受体(AGTR2)、血管内皮生长因子(VEGF)等。实时荧光定量PCR结果显示,电磁辐射组MAPK12、NTRK3、AGTR2、VEGF mRNA相对表达量分别为2.389±0.003、2.481±0.350、2.354±0.081和1.559±0.110,明显高于正常对照组的1.011±0.190、1.011±0.180、1.007±0.150、1.008±0.153,差异均有统计学意义(t=12.540、6.309、13.710、3.078,均P<0.05)。
ELF-EMFs干扰小鼠成纤维细胞后,MAPK12、NTRK3、AGTR2、VEGF等基因表达明显上调,主要涉及神经营养蛋白信号通路、肾素-血管紧张素系统等通路,这部分基因及通路可能是ELF-EMFs影响成纤维细胞的主要途径。
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极低频电磁场(extremely low frequency electro-magnetic fields,ELF-EMFs)辐射是一种频率低于300 Hz的非电离辐射,各类电力传输系统、日常使用的各种电子设备均释放出不同能量的ELF-EMFs[1,2,3]。日常生活中人们使用电子产品的时间越长,眼与ELF-EMFs接触的时间和累积剂量也越大。在眼的生长发育过程中,眼部的成纤维细胞起着重要作用,巩膜重塑、眼眶构建、脉络膜的发育与成纤维细胞的生物学行为有关,电子产品的过度使用可能会对成纤维细胞造成影响,从而促进眼部疾病的发生[4]。目前,ELF-EMFs对成纤维细胞行为的影响尚未明确。mRNA是一种重要的基因表达载体,承接着转录到翻译的功能[5]。随着技术的创新和发展以及高通量测序技术的广泛应用,可以使用生物信息学方法对不同样本之间的生物学进程、分子功能和细胞组分进行分析[6]。本研究拟对成纤维细胞受ELF-EMFs干扰后基因的差异表达和一些关键信号通路及可能参与细胞辐射后应激的差异基因mRNA表达量的变化进行分析和总结,为相关眼病的发病机制研究提供思路。