2020-12-02
期刊：《Science of the Total Environment》
影響因子：6.551
派森諾生物與東北農業大學攜手合作，于2020年在《Science of the Total Environment》上發表了miRNA-mRNA網絡分析揭示鯉魚脾臟中鎘引起的炎癥-免疫抑制損傷的機制的研究成果，影響因子6.551。
研究背景
鎘(Cd)是一種有毒重金屬，是一種常見的環境污染物。工農業活動可造成水體鎘污染，甚至可破壞生態系統，危及水生生態系統的生物多樣性，損害人類健康。之前的研究表明，Cd可損傷鯉魚脾臟，因此，本文建立了普通鯉魚的Cd中毒模型，以期研究Cd中毒的脾臟的免疫分子機制。
前人的研究已經表明miRNAs與硬骨魚在病毒和細菌感染后的免疫反應相關。然而，目前尚不清楚miRNA是否參與Cd引起的鯉魚脾臟炎癥和免疫毒性。因此本文基于miRNA-mRNA網絡分析發現，miRNA介導了鯉魚脾臟中Cd引起的炎癥-免疫抑制損傷。這一研究為鎘暴露毒理學提供了新見解。
研究思路
研究結果
1、形態結構
鯉魚脾臟的病理結構如下圖，在對照組(A1和A2)，鯉魚脾臟組織結構完整，顏色均勻。Cd組(B1-B4)與對照組(A1)相比，血管內皮細胞(VEC)的纖維素樣腫脹、染色不均勻和炎癥滲出(B1和B2)，且有大量的炎癥細胞(IC)( B2)、紅細胞(B3)和血鐵黃素(Hs)( B4)。
2、miRNA測序
miRNA測序獲得了23個差異表達的miRNA，如下圖所示，A,B圖展示了差異miRNA的倍數和p值。C圖展示了差異miRNA的表達熱圖。
3、miRNA,mRNA聯合分析
為了揭示miRNA的功能，文章對miRNA的潛在靶基因進行了預測。將獲得的靶基因的結果映射到之前的mRNA-seq結果，得到差異表達的靶基因信息。表2和表3列出了靶mRNA和差異表達的靶mRNA的數量信息。去重后，最終獲得2022個差異表達的靶基因。17個上調的miRNA可以靶向1113個下調靶基因（見下圖，網絡A）。6個下調的miRNA的靶基因中有909個上調靶基因（見下圖，網絡B）。
4、靶基因的GO和KEGG富集分析
2022個差異表達的靶基因的KEGG和GO富集分析結果顯示，10條比較重要的通路和9個主要的關鍵term簇(見下圖)。通路主要涉及果糖和甘露糖代謝,磷酸戊糖途徑,糖酵解/糖質新生,碳代謝,氨基酸合成、NF-κB信號通路,Jak-STAT信號通路,MAPK信號通路,Th1和Th2細胞分化，toll樣受體信號通路。GO term簇功能較多，主要見右圖的9個cluster。
5、RT-qPCR驗證miRNA-seq和mRNA-seq結果
首先通過熱圖（左圖）展示炎癥和免疫相關的關鍵基因的表達情況，熱圖A展示了炎癥相關Go term中炎癥反應，炎癥反應的積極調節，炎癥反應的調節，炎癥小體復合物相關的20個差異基因的表達情況，熱圖B則展示了免疫相關的Go term中免疫系統過程的負調控、T細胞介導免疫和與免疫相關的免疫反應的調控相關的20個基因的表達量。之后使用RT-qPCR檢測了以上關鍵基因相關的3個miRNAs和8個mRNAs，以驗證miRNA-seq和mRNA-seq結果的可靠性。驗證結果表明，RT-qPCR結果與miRNA和mRNA測序結果一致(右圖)。
參考文獻：
Chen J , Zhang S , Tong J , et al. Whole transcriptome-based miRNA-mRNA network analysis revealed the mechanism of inflammation-immunosuppressive damage caused by cadmium in common carp spleens[J]. The ence of the Total Environment, 2020, 717(May15):137081.1-137081.10.
本研究的測序和數據分析工作由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
