基于转录组测序技术研究叶酸对神经管畸形细胞模型凋亡途径的影响

摘要

目的 探讨叶酸防治神经管畸形(NTDs)的作用机制。方法 PC12细胞随机分为对照组、模型组及叶酸组。采用全反式维甲酸(atRA)干预PC12细胞构建NTDs细胞损伤模型。采用CCK-8法测定PC12细胞活力；流式细胞术检测细胞凋亡率；转录组测序(RNA-seq)技术进行细胞总RNA测序，筛选差异表达基因，并对差异表达基因集进行基因本体论(GO)功能及京都基因和基因组百科全书(KEGG)通路显著性富集分析，筛选凋亡相关基因；RT-qPCR法检测凋亡相关基因含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(caspase)-4、caspase-12、内质网核心信号1(Ern1)和吞噬细胞糖蛋白I(CD44) mRNA表达水平的变化。结果 与对照组比较，模型组PC12细胞活力显著下降(P<0.05),细胞凋亡率显著升高(P<0.01);与模型组比较，叶酸组细胞活力显著增强(P<0.05),细胞凋亡率显著降低(P<0.01)。差异表达基因集GO功能分析显著富集到内质网应激介导细胞凋亡相关“内质网应激反应的内在凋亡信号通路”等GO条目，KEGG通路分析显著富集到“细胞周期”和“DNA复制”等通路；与对照组比较，模型组凋亡相关基因caspase-12、caspase-4、Ern1、CD44上调，与模型组比较，叶酸组凋亡相关基因下调。RT-qPCR结果显示，与对照组比较，模型组caspase-12、caspase-4、CD44、Ern1 mRNA表达水平明显增高(P<0.05,P<0.01),而与模型组比较，叶酸组caspase-12、caspase-4、Ern1、CD44 mRNA表达水平显著降低(P<0.05,P<0.01)。结论 叶酸抑制atRA诱导的PC12细胞凋亡，保护神经元样细胞，其机制可能与下调凋亡相关基因caspase-12、caspase-4、Ern1、CD44的表达有关，是通过抑制内质网应激介导的细胞凋亡实现的。

关键词

叶酸 / PC12细胞 / 全反式维甲酸 / 神经管畸形 / 细胞凋亡 / 转录组测序技术

基金资助

国家中医药管理局青年岐黄学者培养项目(国中医药人教函[2022]256号); 山西省重点国别科技合作项目(202204041101002); 山西省青年拔尖人才支持计划项目(晋组办字[2019]35号文); 山西省省筹资金资助回国留学人员科研项目(2021-142); 山西省“四个一批”科技兴医创新计划医学科技领军人才项目(2020RC05); 山西省晋中市科技重点研发计划(社会发展)项目(Y213004); 山西省卫健委科研课题(2023084); 山西省中医药科研课题(2022ZYYC091); 山西中医药大学创新能力培育计划项目(2021PY-QN-03,2022TD1013)