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上皮间充质转换关键基因LRP1在矽肺中的作用

黄天浩 王渝迪 郝小惠

黄天浩, 王渝迪, 郝小惠. 上皮间充质转换关键基因LRP1在矽肺中的作用[J]. 昆明医科大学学报, 2025, 46(5): 65-74. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20250508
引用本文: 黄天浩, 王渝迪, 郝小惠. 上皮间充质转换关键基因LRP1在矽肺中的作用[J]. 昆明医科大学学报, 2025, 46(5): 65-74. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20250508
Tianhao HUANG, Yudi WANG, Xiaohui HAO. Role of the Key Gene LRP1 of Epithelial-mesenchymal Transition in the Progression of Silicosis Fibrosis[J]. Journal of Kunming Medical University, 2025, 46(5): 65-74. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20250508
Citation: Tianhao HUANG, Yudi WANG, Xiaohui HAO. Role of the Key Gene LRP1 of Epithelial-mesenchymal Transition in the Progression of Silicosis Fibrosis[J]. Journal of Kunming Medical University, 2025, 46(5): 65-74. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20250508

上皮间充质转换关键基因LRP1在矽肺中的作用

doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20250508
基金项目: 河北省大学生创新创业训练计划项目(X2022116);河北省自然科学基金(H2024209025)
详细信息
    作者简介:

    黄天浩(2001~),男,上海黄浦区人,在读本科生,主要从事纤维化疾病防治研究

    通讯作者:

    郝小惠,E-mail:haoxiaohui2005@163.com

  • 中图分类号: R135.2

Role of the Key Gene LRP1 of Epithelial-mesenchymal Transition in the Progression of Silicosis Fibrosis

  • 摘要:   目的   探讨上皮间充质转化关键基因低密度脂蛋白受体相关蛋白1(lipoprotein receptor-related protein 1,LRP1)在矽肺纤维化发展中的作用及机制。   方法   (1)将来自基因表达综合数据库(gene expression omnibus,GEO)的GSE70866、GSE49072数据采用基因集变异分析(gene set variation analysis,GSVA)评估上皮间充质转化基因集表达变化,通过韦恩图取交集筛选出关键基因LRP1。进一步构建多因素Cox比例风险回归模型(校正年龄、性别),验证LRP1表达的独立预后价值。基于LRP1的表达量将患者分组,通过差异分析、富集分析、相关性分析、免疫浸润分析探索LRP1在肺纤维化中的功能以及免疫作用机制。(2)用10 mg SiO2混悬液一次性注入C57BL/6J小鼠气管内制作矽肺模型;灌注100 μL 0.9%氯化钠溶液作为对照组。苏木素-伊红染色观察小鼠肺组织病理学变化。TGF-β1诱导A549细胞不同时间构建上皮间充质转化体外模型。RT-qPCR检测矽肺模型肺组织及A549细胞中LRP1 mRNA水平。Western blot检测肺组织及A549细胞的LRP1、E-Cadherin、α-SMA、Collagen Ⅰ、p-PI3K、PI3K、p-mTOR、mTOR蛋白的表达。  结果  上皮间充质转化基因集在患者中的评分显著高于健康对照组,并且高评分患者生存时间显著降低(P < 0.01)。生物信息学分析提示LRP1主要通过mTOR信号通路发挥作用。免疫浸润分析显示,LRP1高表达患者中激活的树突细胞、效应记忆CD4 T细胞及Th17/Th2细胞活性显著增强,提示其可能调控适应性免疫应答。矽肺模型小鼠肺组织中有明显的矽结节形成。RT-qPCR和western blot检测结果显示,矽肺模型肺组织及A549细胞中,LRP1 mRNA和蛋白表达水平显著降低(P < 0.05)。 A549细胞内E-Cadherin蛋白表达下调、α-SMA和Collagen Ⅰ蛋白表达增高(P < 0.05);p-PI3K/PI3K和p-mTOR/mTOR的比率上调(P < 0.05)。  结论   LRP1下调可能通过激活PI3K/mTOR信号通路,促进矽肺模型EMT过程及纤维化。
  • 图  1  HALLMARK基因集GSVA评分热图和患者EMT高低评分生存分析

    A:健康与患者样本HALLMARK评分热图;B:患者EMT评分高低组生存曲线。

    Figure  1.  GSVA score heatmap of HALLMARK gene set and survival analysis of patients grouped by EMT scores

    图  2  交集基因韦恩图和关键基因表达变化

    A:GSE49072,GSE70866,矽肺患者差异基因与EMT基因韦恩图;B:LRP1和PMP22半分小提琴图。与健康供体相比,*P < 0.05,**P < 0.01,***P < 0.001。

    Figure  2.  Venn diagram of intersection genes and expression patterns of hub genes

    图  3  KEGG和GO富集分析柱状图

    A:LRP1高低组KEGG富集分析;B:LRP1高低组GO富集分析。

    Figure  3.  Bar plots of KEGG and GO enrichment analysis

    图  4  免疫浸润箱式图

    与LRP1低表达组相比,*P < 0.05,**P < 0.01,***P < 0.001。

    Figure  4.  Box plots of immune infiltration analysis

    图  5  小鼠肺组织HE染色($ \times 100 $)

    Figure  5.  HE staining of mouse lung tissues($ \times 100 $)

    图  6  小鼠肺纤维化模型中分子表达验证[($\bar x \pm s $),n = 6]

    A:矽肺小鼠模型LRP1 mRNA变化;B:矽肺小鼠模型21 d LRP1蛋白条带图;C:矽肺小鼠LRP1蛋白表达量统计图。与对照组相比,*P < 0.05,**P < 0.01,****P < 0.0001。

    Figure  6.  Molecular expression in mouse pulmonary fibrosis model [($\bar x \pm s $),n = 6]

    图  7  TGF-β1刺激A549细胞中各种蛋白的表达[($\bar x \pm s $),n = 6]

    A:A549EMT模型LRP1 mRNA变化;B:A549EMT模型LRP1、EMT标志物及PI3K/mTOR通路标志物蛋白条带图;C:A549细胞蛋白表达量统计图;与对照组相比,*P < 0.05,**P < 0.01,****P < 0.0001。

    Figure  7.  Protein expression in TGF-β1-stimulated A549 cells [($\bar x \pm s $),n = 6]

    表  1  LRP1的mRNA引物序列

    Table  1.   Primer sequences for LRP1 mRNA

    基因
    名称
    引物序列 长度
    (bp)
    LRP1 上游5'-TCCTGCCTGCTCCTCAGTAT-3' 112
    下游5'-TTCCAGGGGTATGCTCGGTA-3'
    GAPDH 上游5'-GCAAGTTCAACGGCACAGTCA-3' 141
    下游5'- ATACAGCACCTCAGATGACCGC-3'
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    表  2  多因素COX回归分析结果

    Table  2.   Results of multivariable Cox regression analysis

    变量 HR(95%CI P
    年龄 (连续变量) 1.003 (0.981~1.026) 0.791
    性别 (男性/女性) 1.221 (0.685~2.177) 0.499
    LRP1 (连续变量) 0.618 (0.425~0.900) 0.012*
      *P < 0.05。
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    表  3  Hallmark基因集评分与LRP1表达量的相关性分析结果

    Table  3.   Correlation analysis between Hallmark gene set scores and LRP1 expression levels

    通路名称 r P
    HEDGEHOG SIGNALING 0.44685670 <0.01*
    WNT BETA CATENIN SIGNALING 0.43215262 <0.01*
    PI3K-AKT-mTOR SIGNALING 0.31477978 <0.01*
    P53 PATHWAY 0.28339695 <0.01*
    NOTCH SIGNALING 0.25402705 <0.01*
    IL6 JAK STAT3 SIGNALING 0.25231215 <0.01*
      *P < 0.01。
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  • 收稿日期:  2025-02-25
  • 刊出日期:  2025-05-30

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