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运用生物信息学技术探究低强度超声对颞下颌关节骨关节炎相关靶点的实验研究

何东  
【摘要】:目的通过生物信息学技术分析低强度超声治疗大鼠颞下颌关节骨关节炎的相关机制,探寻治疗颞下颌关节骨关节炎的靶点基因。方法1、通过单侧咬合创伤的方法建立大鼠颞下颌关节骨关节炎模型,分为对照组和实验组,每组再分为4个亚组,即4周、8周、12周和16周;称量、记录大鼠体质量变化,并运用组织病理学方法对模型进行验证。2、低强度超声对颞下颌关节骨关节炎模型大鼠进行治疗,分为五组:对照组、恢复组、安慰剂组、治疗组和创伤组,并运用组织病理学方法对软骨病变进行评价。提取大鼠颞下颌关节软骨,运用转录组测序技术检测安慰剂组与治疗组显著差异表达的基因,对测序结果进行生物信息学分析,挑选部分基因结合实时荧光定量PCR及蛋白质印记法验证测序结果。结果1、通过单侧咬合创伤方法成功建立了大鼠颞下颌关节骨关节炎模型,在实验早期(第1、2周),咬合创伤对大鼠体质量有较大影响,与对照组相比差异有统计学意义(P0.05)。8周时,实验组大鼠颞下颌关节软骨出现明显的骨关节炎病变,对照组和实验组的组织学评分分别为:4.33±0.52和8.67±1.67,P=0.000。2、低强度超声对单侧咬合创伤造成的骨关节炎有一定的治疗作用,组织病理学研究发现,治疗组的组织破坏及蛋白多糖丢失程度均轻于安慰剂组。通过测序技术及生物信息学分析,发现了58个显著差异基因,其中上调基因20个(治疗组/安慰剂组),下调基因38个(治疗组/安慰剂组)。通过生物信息学分析,挑选以下基因进行验证。在m RNA水平验证了ADAMTS-8、Per-2、Fndc-5、C1qa、C3、C5a R1、ItgαL、Itgb2、Serpine1、TNNC1受低强度超声显著调控;其中(与安慰剂组相比),低强度超声上调Per-2、C1qa、C3、C5a R1、ItgαL、Itgb2、Serpine1的表达,下调ADAMTS-8、Fndc-5、TNNC1的表达(P0.05)。通过Western Blot进一步在蛋白水平验证了低强度超声显著上调炎性大鼠颞下颌关节软骨中Per-2基因的表达,下调ADAMTS-8基因的表达。结论单侧咬合创伤可以造成稳定的大鼠颞下颌关节骨关节炎,低强度超声对单侧咬合创伤造成的骨关节炎有一定的治疗作用。低强度超声对TMJ-OA的治疗作用可能与Per-2的上调和ADAMTS-8的下调有关。


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