实验研究
角膜溃疡患者与正常人结膜囊分离金黄色葡萄球菌差异基因表达分析
中华实验眼科杂志, 2019,37(9) : 701-706. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2019.09.003
摘要
目的

分析致角膜溃疡的金黄色葡萄球菌和正常人结膜囊分离的金黄色葡萄球菌的差异表达基因,探讨金黄色葡萄球菌性角膜溃疡可能的发病机制。

方法

收集2018年1—8月在青岛眼科医院检验科分离培养的10株金黄色葡萄球菌,其中5株来自经培养证实的细菌性角膜溃疡患者;5株来自正常人结膜囊细菌培养。应用转录组测序技术(RNA-Seq)对10株金黄色葡萄球菌进行转录组测序,对获得的数据进行生物信息学分析,以P≤0.05且差异倍数≥2为条件筛选显著差异表达基因(DEGs),并利用基因本体(GO)以及京都基因和基因组百科全书(KEGG)数据库对DEGs进行功能注释和富集分析。

结果

2个组间共发现270个DEGs,其中138个表达上调,132个表达下调。分析差异基因的功能发现,编码α溶血素、δ溶血素、毒力因子EsxA和LysR家族转录调节器的基因在角膜溃疡分离株中均显著上调。GO富集分析显示,DEGs的功能主要涉及与代谢相关的生物学功能,其中次黄嘌呤核苷酸的合成与代谢最显著。KEGG通路分析表明,多条代谢通路发生显著变化,其中金黄色葡萄球菌感染、双组分信号系统、丙酮酸代谢、嘌呤代谢等途径对探讨金黄色葡萄球菌性角膜溃疡的致病机制至关重要。

结论

角膜溃疡患者分离得到的金黄色葡萄球菌和正常人结膜囊分离的金黄色葡萄球菌之间存在差异基因表达,为进一步研究金黄色葡萄球菌性角膜溃疡的致病机制和治疗靶点相关的基因或通路提供了实验基础。

引用本文: 刘晴, 董燕玲, 黄钰森. 角膜溃疡患者与正常人结膜囊分离金黄色葡萄球菌差异基因表达分析 [J] . 中华实验眼科杂志, 2019, 37(9) : 701-706. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2019.09.003.
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细菌性角膜溃疡是一种严重威胁视力的常见致盲眼病。金黄色葡萄球菌是引起细菌性角膜溃疡的常见病原菌,可产生多种酶和毒素,破坏角膜基质胶原纤维,导致角膜基质层坏死,甚至溶解、变薄,发生角膜穿孔[1,2]。据统计,金黄色葡萄球菌是正常人结膜囊细菌培养的常见菌株,仅次于凝固酶阴性葡萄球菌[3,4,5]。金黄色葡萄球菌作为一种条件致病菌,可长期寄居在宿主表面,通常不会引起感染性疾病。国内外大量研究表明,来自患者自身眼睑及结膜囊的细菌是引起结膜炎、角膜炎、睑缘炎等常见感染性眼部疾病以及术后眼内炎的主要病因[6,7,8,9]。目前,已有文献报道具有特定基因型的金黄色葡萄球菌菌株更易引起角膜炎[10]。因此研究致角膜溃疡金黄色葡萄球菌和正常人结膜囊分离的金黄色葡萄球菌的差异表达基因具有重要意义。转录组测序技术(RNA-sequencing,RNA-Seq)的诞生为全面快速获取细胞、组织或物种在特定环境或生理条件下所有转录本信息提供了方便。与传统的基因芯片技术相比,RNA-Seq技术无需预先设计探针,具有更广泛的检测范围、高水平的再现性和更加精确的生物信息,而且所需RNA样本较少,因此,此技术可用于发掘新的转录本、预测反义转录本以及识别不同生物样本之间基因表达的差异等[10,11,12]。利用RNA-Seq技术已在大肠杆菌、伤寒沙门菌、幽门螺杆菌等原核生物领域取得许多研究成果[13,14,15]。本研究中采用RNA-Seq技术,分析从细菌性角膜溃疡患者和正常人结膜囊分离培养的金黄色葡萄球菌的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),并运用生物信息学技术对其进行功能注释,为进一步研究金黄色葡萄球菌性角膜溃疡的致病机制、治疗措施和预防感染提供实验基础。

 
 
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