不同程度骨骼肌損傷后的轉錄動力學特征研究
目前,，我們對肌肉損傷修復過程的認識大部分是從肌肉疾病和與致病過程相關的肌肉損傷研究中獲得的,，如杜氏肌營養(yǎng)不良和缺血性損傷,。然而,，在慢性肌肉疾病中，其在病理進程可持續(xù)數(shù)十年,，包括反復的損傷,、炎癥,、修復和再生盡管肌肉對慢性損傷反應的許多機制與急性損傷后介導修復和再生的機制相似，但這種反復損傷進而導致結締組織過度堆積,，對肌肉功能有長期影響,。手術中骨骼肌缺血性損傷主要是有骨骼肌血流和供氧不足引起的,，這些修復過程與骨骼肌機械性損傷修復機制存在不同,。
因此，有必要對機械性損傷后的骨骼肌修復過程中的復雜的多分子動態(tài)生物學變化規(guī)律和信息進行解碼,， 發(fā)掘參與再生修復的關鍵調控因子及通路,， 加深我們對骨骼肌損傷-修復-再生過程的認識，為骨骼肌修復再生機制的研究奠定基礎,。
圖1 實驗及分析流程
在輕度和重度挫傷組中共表達1620個基因的PCA結果再次顯示,，盡管骨骼肌損傷后轉錄譜在不同損傷程度存在差異，但在輕度與重度共表達基因的變化中損傷程度并不是主要影響因素,，而這些基因表達與損傷時間關系更為密切,。此外，層次聚類（HCL）及WGCNA分析結果（圖2,、圖3）再次顯示1620 個共表達基因在損傷后 48h 內表現(xiàn)出明顯的時間依賴性變化,，表明不同程度骨骼肌損傷后存在共同的修復調控機制。
圖2 兩挫傷組共表達基因主成分分析和層次聚類分析
注： A 輕度和重度挫傷組間DEGs的Venn圖,；B輕度和重度挫傷組1620個共有基因的PCA結果,；C所有DEGs基于層次聚類的熱圖(左:-M和-S分別表示輕度和重度損傷)，以及每個基因簇根據(jù)傷口年齡的平均表達(右)
圖3 加權基因共表達網(wǎng)路WGCNA分析
注：A 基因模塊的聚類樹狀圖,；B 每個Cluster中基因表達量隨損傷時間的變化
C 不同模塊的GS和MM的相關性,；Cor：相關系數(shù)；D不同模塊中基因的表達變化趨勢
有趣的是,，我們發(fā)現(xiàn)在骨骼肌損傷后 24-48h 許多下調基因與線粒體及代謝途徑有關,，其中OXPHOS通路下調最為顯著， OXPHOS通路中的基因主要編碼線粒體氧化呼吸鏈中復合體 I– V,。呼吸鏈復合體作為電子載體在線粒體膜兩側可產生質子梯度,，從而驅動三磷酸腺苷（ATP） 的合成（圖4A）。這些基因下調將會大導致復合物 I– V 的活性降低,， 但尤其是在 OXPHOS 通路中下調基因數(shù)目最多的復合物 I,，可導致ATP合成受阻，從而產生大量活性氧,。這可能與損傷后損傷 24-48h 炎癥反應引起大量 ROS 產生以及線粒體損傷相關,。
圖4 線粒體氧化呼吸鏈及活性氧產生部位
注：A 對照組中線粒體氧化呼吸復合體的結構圖；B 氧化呼吸復合體 I-V 活性降低后 ROS 的產生部位,，以及微陣列數(shù)據(jù)中與復合體相對應的下調基因列表
此部分內容已于2021年1月5日發(fā)表在bioscience reports上,。
