实验研究
基于RNA-seq技术的单眼形觉剥夺模型大鼠视皮层差异基因筛选、鉴定及功能分析
中华实验眼科杂志, 2022,40(3) : 210-215. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20201106-00750
摘要
目的

借助全转录组测序(RNA-seq)技术对右眼形觉剥夺模型大鼠视皮层差异表达基因进行筛选和生物学功能分析。

方法

将18只14日龄SD幼鼠按照随机数字表法随机分为空白对照组和单眼形觉剥夺组,每组9只。其中单眼形觉剥夺组幼鼠采用右眼眼睑缝合方法制作单眼形觉剥夺模型,连续14 d。分别于造模前和造模后14 d记录各组大鼠右眼图形视觉诱发电位P100波的潜伏期和振幅。分别提取各组大鼠双侧视皮质组织,通过RNA-seq技术,筛选出弱视相关发病基因,利用基因本体论(GO)富集分析对上述基因进行生物学功能描述,并进行京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析。

结果

与空白对照组相比,单眼形觉剥夺组P100波潜伏期明显延长,振幅明显下降(均P<0.05),表明造模成功。共筛选出左侧视皮质差异表达基因40个,右侧视皮质差异表达基因63个,其中9个基因重叠。GO富集分析表明,差异表达基因主要参与转录DNA模板化、谷氨酸分泌、RNA聚合酶Ⅱ启动子的转录调控、蛋白磷酸化等生物学过程,参与DNA结合、ATP结合、蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶活性、钙离子结合、锌离子结合、磷脂酶A2活性、核酸绑定等分子功能,参与细胞内、内质网的膜等细胞组分。其中,Grm2Pla2g2a基因的异常表达可能与视功能损伤改变过程密切相关,Grm2基因主要参与谷氨酸突触、长时程增强(LTP)、长时程抑制(LTD)等视觉信号通路过程,Pla2g2a基因主要参与α-亚麻酸代谢通路和花生四烯酸代谢通路。

结论

单眼形觉剥夺大鼠视觉发育敏感期内存在双侧视皮质基因的异常表达,导致视觉信号传导功能异常。基于特定响应基因调控的代谢通路改变可能是弱视发病的重要的分子生物学机制之一。

引用本文: 孙娅玲, 严兴科, 刘安国. 基于RNA-seq技术的单眼形觉剥夺模型大鼠视皮层差异基因筛选、鉴定及功能分析 [J] . 中华实验眼科杂志, 2022, 40(3) : 210-215. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20201106-00750.
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在视觉发育期内,由单眼斜视、屈光参差、高度屈光不正及形觉剥夺引起的最佳矫正视力低于相应年龄或双眼视力相差2行及以上的视觉障碍称为弱视[1]。最新的Meta分析结果显示弱视的综合患病率为1.44%[2]。弱视严重影响患者的学习和生活质量[3]。弱视的发病机制复杂,与视网膜神经节细胞至视觉中枢的视传导通路及相应视皮层的结构和功能损伤有关。当前弱视的发病机制研究主要借助显微成像、电生理和脑功能成像等技术围绕视神经元形态功能以及视觉中枢改变来开展[4,5]。但是,视功能减退的具体级联性分子机制研究尚不明确,尤其是转录、翻译水平的具体发病机制靶点还有待进一步探索和验证。转录组测序技术(RNA Sequencing,RNA-seq)从RNA水平上研究基因的表达情况,可以从整体水平研究特定时空内生物体某一细胞、组织甚至器官中全部基因的转录本[6,7],具有准确性高、通量高和成本低等优点[8]。形觉剥夺是导致弱视发生的常见原因,在出生后视觉发育的关键时期进行单眼形觉剥夺,视皮质的形态结构和功能将发生显著的变化,导致形觉剥夺眼视力显著降低[9]。本研究拟采用单眼眼睑缝合方法制作大鼠形觉剥夺弱视模型,并利用RNA-seq技术筛选形觉剥夺弱视发病相关基因,为弱视的靶向治疗提供新的参考依据。

 
 
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