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冠心病急性心肌梗死患者外周血差异基因表达分析及功能

苗文清 王宇 赵晓丽 田倪妮 尤丽英

苗文清, 王宇, 赵晓丽, 田倪妮, 尤丽英. 冠心病急性心肌梗死患者外周血差异基因表达分析及功能[J]. 昆明医科大学学报, 2022, 43(6): 25-34. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20220614
引用本文: 苗文清, 王宇, 赵晓丽, 田倪妮, 尤丽英. 冠心病急性心肌梗死患者外周血差异基因表达分析及功能[J]. 昆明医科大学学报, 2022, 43(6): 25-34. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20220614
Wenqing MIAO, Yu WANG, Xiaoli ZHAO, Nini TIAN, Liying YOU. Analysis of Differential Gene Expression and Function in Peripheral Blood of Patients with Coronary Heart Disease and Acute Myocardial Infarction[J]. Journal of Kunming Medical University, 2022, 43(6): 25-34. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20220614
Citation: Wenqing MIAO, Yu WANG, Xiaoli ZHAO, Nini TIAN, Liying YOU. Analysis of Differential Gene Expression and Function in Peripheral Blood of Patients with Coronary Heart Disease and Acute Myocardial Infarction[J]. Journal of Kunming Medical University, 2022, 43(6): 25-34. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20220614

冠心病急性心肌梗死患者外周血差异基因表达分析及功能

doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20220614
基金项目: 昆明市卫生健康委员会卫生科研课题(2020-03-01-111);云南省教育厅科学研究基金资助项目(2022J0267)
详细信息
    作者简介:

    苗文清(1981~),女,白族,云南昆明人,硕士,副主任医师,主要从事心血管内科专业工作

    通讯作者:

    王宇,E-mail:13085341186@163.com

  • 中图分类号: R541

Analysis of Differential Gene Expression and Function in Peripheral Blood of Patients with Coronary Heart Disease and Acute Myocardial Infarction

  • 摘要:   目的  探讨冠心病急性心肌梗死患者外周循环血单核细胞中差异基因表达及功能。  方法  收集2020年9月至2021 年9月在昆明市第一人民医院接受冠脉造影的患者,提取外周血单核细胞总RNA,使用DNBSEQ平台进行第2代高通量测序。检测并筛选差异表达基因,进行KEGG及GO富集分析。  结果  冠心病急性心肌梗死组与冠脉正常组对比,其中差异基因89个,上调基因67个,下调基因22个;其中差异lncRNA14个,差异mRNA72个,差异circRNA3个。完成KEGG pathway富集分析、KEGG disease富集分析、KEGG molecular富集分析。完成GO cell composition富集分析、GO cell function富集分析、GO biological process molecular富集分析。  结论  筛选出显著差异的10个mRNA、6个lncRNA、2个circRNA。富集分析中涉及感染、转录失调、PI3K-Akt信号通路、脂类合成、吞噬泡腔、细胞外基质、脂多糖结合等,与冠状动脉粥样硬化的发生与发展及急性血栓事件的发生可能相关。
  • 图  1  4样本表达量箱线图

    Figure  1.  Boxplot of expression levels of 4 samples

    图  2  差异基因表达火山图

      DESeq2 |log2FC| >= 1,Qvalue <= 0.05,up红色为上调基因,down绿色为下调基因,No-DEGS灰色为无差异基因。

    Figure  2.  Volcanic map of differential gene expression

    图  3  差异基因数量统计

    使用分析软件:DESeq2,分组:CG(5A+7A)组+EG(4A+6A)组Read Count显著差异阈值|log2FC| >= 1 Q value <= 0.05,其中差异基因89个,上调基因67个,下调基因22个;其中lncRNA14个,mRNA72个,circRNA3个。其中发现8个新lncRNA。

    Figure  3.  Number statistics of differential genes

    图  4  差异表达前10个mRNA表达量

    Figure  4.  mRNA expression levels of the top 10 differentially expressed

    图  5  差异表达前6个LncRNA表达量

    Figure  5.  lncRNA expression levels of the top 6 differentially expressed

    图  6  差异表达前2个circRNA表达量

    Figure  6.  circRNA expression levels of the top 2 differentially expressed

    图  7  KEGG-pathway富集分析

      6条通路有显著性富集:staphylococcus aureus infection 、transcriptional misregulation in cancer、PI3K-Akt signaling pathway、allograft rejection、primary immunodeficiency and amcebiasis。

    Figure  7.  KEGG-Pathway enrichment analysis

    图  8  KEGG-diseasey富集分析

    1种疾病miyoshi myopathy显著富集。

    Figure  8.  KEGG-disease enrichment analysis

    图  9  KEGG-module富集分析

    在sulfoglucolipids biosynthesis,ceramide and polyamine biosynthesis,arginine分子有显著性富集。

    Figure  9.  KEGG-module enrichment analysis

    图  10  GO-CC富集分析

      16个细胞组成显著富集分别为:specific granule lumen、extracellular region、tertiary granule lumen、azurophll granule lumen、ectracellular space、ectracellular exosome、integral component of plasma membrane、tertiary granule membrane、plasma membrane、specific granule、specific granule membrane、azurophil granule、phagocytic vesicle lumen、Collagen-containing extracellular matrix、extracellular matrix and membrane。

    Figure  10.  GO-cc enrichment analysis

    图  11  GO-F富集分析

      6个细胞功能显著富集分别为:RAGE receptor binding、small molecule binding、serine-type endopeptidase activity、lipopolysaccharide binding、peptide antigen binding and calclum-dependent phospholldpid。

    Figure  11.  GO-F enrichment analysis

    图  12  GO-P富集分析

    以上20个生物过程进行GO生物过程均有显著富集。

    Figure  12.  GO-P enrichment analysis

    表  1  4样本总RNA检测质控数据

    Table  1.   Total RNA test quality control data of 4 samples

    样品名称管数浓度(ng/ μL)体积(μL)总量(μg)RIN28S/ 18S建库类型结果
    4A 1 195 40 7.8 9.5 2.0 DNBSEQ LncRNA-Seq 合格
    5A 1 245 40 9.8 9.5 2.1 DNBSEQ LncRNA-Seq 合格
    6A 1 430 40 17.2 9.3 2.1 DNBSEQ LncRNA-Seq 合格
    7A 1 476 40 19.04 9.8 2.0 DNBSEQ LncRNA-Seq 合格
      样本浓度及纯度均达质控标准。
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    表  2  过滤后质量(Reads过滤)

    Table  2.   Reads quality statistics after filtering (Reads filtering)

    Sample nameTotal Raw
    Reads
    Total Clean ReadsTotal Clean
    Bases
    Clean Reads Q20Clean Reads Q30Clean Reads
    Ratio
    CG5A 112.44 111.38 11.14 98.12 94.91 99.06
    CG7A 109.94 109.18 10.92 97.95 94.59 99.30
    EG4A 112.44 111.40 11.14 98.10 94.89 99.07
    EG6A 109.94 109.20 10.92 97.90 94.45 99.32
      样本reads达质控标准。
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    表  3  高通量测序4个样本患者基线资料

    Table  3.   Baseline data of 4 patients whose samples received high-throughput sequencing

    项目病变组对照组
    EG4AEG6ACG5ACG7A
    年龄(岁) 68 57 83 56
    性别
    高血压 有/3级 有/3级 有/3级 有/3级
    糖尿病
    冠心病家族史
    吸烟 有30年
    饮酒
    EF值(%) 69.7 65 62.9 67
    糖化血红蛋白(%) 6.2 6.58 9.33 5.93
    TC(mmol/L) 3.41 5.87 2.56 5.04
    TG(mmol/L) 1.87 2.46 0.55 1.07
    LDL-C(mmol/L) 2.17 3.99 1.04 3.37
    Cr(μmol/L) 103.4 84.4 62.8 68.7
    eGFR(mL/min/1.73 m2 68 90 121 92
    CRP(mg/L) 2.5 14.2 1.6 3.1
    cTnT(μg/L) 0.506 0.613 0.025 0.004
    Mb(μg/L) 493 886 51 25
    CKMB(μg/L) 24.89 22.79 3.44 1.31
    BNP(pg/mL) 19.17 385 203 183
    PCT(ng/L) 0.03 0.26 0.04 0.08
    IL-6(ng/mL) 4.4 4.5 3.8 4.8
    WBC(109/L) 16.05 16.15 4.4 4.12
    N(%) 87.4 83 51.3 61.9
    N(109/L) 14.62 13.4 2.26 2.55
    Hb(g/L) 152 144 189 142
    PLT(109/L) 255 130 96 205
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    表  4  差异基因数量统计

    Table  4.   Number statistics of differential genes

    组别下调上调总计
    CG-vs-EG226789
      EG(心梗组)与CG(对照组)对比差异基因共89个,其中上调基因67个,下调基因22个。
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    表  5  差异表达前10个mRNA

    Table  5.   Top 10 differentially expressed mRNA

    Gene IDGene SymbolChromosomeCG5A TPMCG7A TPMEG4A TPMEG6A TPMP-valueQ-value上下调
    10316 'NMUR1' chr2 67.92 77.05 16.85 15.04 < 0.001 < 0.001 Down
    1667 'DEFA1' chr8 72.22 16.01 1378.42 1046.02 < 0.001 < 0.001 Up
    28959 'TMEM176B' chr7 113.16 92.4 9.03 20.55 < 0.001 < 0.001 Down
    3934 'LCN2' chr9 17.13 20.8 231.3 170.01 < 0.001 < 0.001 Up
    4057 'LTF' chr3 11.18 7.47 208.24 158.71 < 0.001 < 0.001 Up
    4318 'MMP9' chr20 7.79 3.76 84.47 15.73 < 0.001 < 0.001 Up
    5730 'PTGDS' chr9 434.83 257.32 100.08 75.72 < 0.001 < 0.001 Down
    728358 'DEFA1B' chr8 74.43 16.01 1334.87 1031.17 < 0.001 < 0.001 Up
    820 'CAMP' chr3 10.12 7.74 152.14 123.63 < 0.001 < 0.001 Up
    8993 'PGLYRP1' chr19 7.49 3.23 110.17 66.77 < 0.001 < 0.001 Up
      差异表达前10个mRNA,其中上调mRNA7个,下调mRNA3个。
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    表  6  差异表达前6个lncRNA

    Table  6.   The top 6 differentially expressed lncRNA

    Gene IDGene SymbolChromosomeCG5A TPMCG7A TPMEG4A TPMEG6A TPMP-valueQ-value上下调
    100271836 'SMG1P3' chr16 75.69 110.78 34.65 32.74 < 0.001 0.001 Down
    100507195 'LINC02384' chr12 51.41 48.19 10.17 15.29 < 0.001 < 0.001 Down
    100507392 'SENCR' chr11 0 0 8.62 2.31 < 0.001 < 0.001 Up
    105370108 'LOC105370108' chr13 20.63 17.07 3.38 8.49 < 0.001 0.036 Down
    105377068 'LINC02009' chr3 0.07 0.15 2.79 2.29 < 0.001 < 0.001 Up
    112268252 'LOC112268252' chr19 0.11 0.04 1.91 0.81 < 0.001 0.044 Up
      差异表达前6个lncRNA,其中上调lncRNA3个,下调lncRNA3个。
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    表  7  差异表达前2个circRNA

    Table  7.   The top 2 differentially expressed circRNA

    Gene IDChromosomeCG5A TPMCG7A TPMEG4A TPMEG6A TPMP-valueQ-value上下调
    hsa_circ_0088732 chr9 13.98004 24.87888 205.0836 169.3374 < 0.001 < 0.001 Up
    hsa_circ_0107193 chr17 0 0 35.81603901 36.51480767 < 0.001 < 0.001 Up
      差异表达前2个circRNA,其中上调circRNA2个,下调circRNA 0个。
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-06
  • 网络出版日期:  2022-06-07
  • 刊出日期:  2022-06-30

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