低钠盐对胰岛素信号通路基因网络状态的影响

论文摘要

随着人类基因组测序工作的完成,基因与饮食的关系已经成为营养学研究的新热点。在流行病学研究中,发现高血压与肥胖均属于多基因疾病,且都存在胰岛素抵抗,即胰岛素信号通路传导异常。限盐作为有效的非药物手段,在控制血压、肥胖及缓减胰岛素抵抗方面有着积极作用。基于以上的研究,本论文应用基因芯片技术,从分子水平,揭示低钠盐饮食对胰岛素信号通路相关基因表达情况的影响,并建立基因间相互关联的局部网络。论文中所用的低钠盐由川崎食品有限公司提供,其NaCl含量为50%左右。在监督下,用这种盐代替普通食盐,针对正常人群、高血压人群、以及高血压并发肥胖人群,共9人,进行12周的实验。采集受试者食用前后血样,进行芯片实验。本论文通过生物信息统计,确定血液中表达的胰岛素信号通路相关基因共114个。针对高血压人群与正常人群,应用博奥生物有限公司的22K人类全基因组芯片。主要的变化基因Akt2、Akt3、GSK3、GCK、HK2、以及SOS参与了相关通路：PI-3K/Akt Signaling Pathway, Focal Adhesion, T Cell Receptor Signaling Pathway, JAK-STAT Signaling Pathway。针对高血压并发肥胖患者人群,应用康成生物工程公司针对性更强的芯片,仅对114个胰岛素信号通路相关基因进行检测。由表达明显变化的基因建立基因局部网络,主要涉及到的通路有：PI-3K/Akt Signaling Pathway, Focal Adhesion,B Cell Reception Signaling Pathway, long-term depression。通过对这些基因局域网络的分析,发现这些基因表达的变化对胰岛素信号相关通路的传导有一定改善作用,调控细胞的活性,改善葡萄糖的摄取和运输,在一定程度上能缓减胰岛素抵抗。希望本论文能为限盐研究提供新的思路和线索。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究内容和意义
• 1.3 食用盐的相关研究报道
• 1.3.1 盐的基本特征
• 1.3.2 限盐的必要性
• 1.3.3 低钠盐的现状
• 1.3.4 本论文中所用低钠盐的特点
• 1.4 胰岛素和胰岛素信号通路
• 1.4.1 胰岛素简介
• 1.4.2 胰岛素信号通路
• 1.5 胰岛素抵抗与疾病
• 1.5.1 胰岛素抵抗
• 1.5.2 胰岛素抵抗和肥胖
• 1.5.3 胰岛素抵抗和高血压
• 1.6 胰岛素抵抗诱导因素
• 1.7 食盐对胰岛素抵抗及相关疾病的影响
• 1.7.1 食盐对高血压的影响
• 1.7.2 食盐对肥胖的影响
• 1.7.3 食盐对胰岛素抵抗的影响
• 1.8 基因芯片
• 1.8.1 概述
• 1.8.2 基因芯片技术原理
• 1.8.3 基因芯片的应用
• 1.8.4 基因芯片应用前景
• 1.9 基因网络
• 1.9.1 基因网络概况
• 1.9.2 基因网络的研究进展
• 1.9.3 基因网络研究的原理
• 1.9.4 基因网络的基本特性
• 1.9.5 基因网络的技术支持
• 1.9.6 基因网络的研究前景
• 2 材料与方法
• 2.1 材料与仪器
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 仪器
• 2.1.3 药品配制
• 2.2 人群样本采集
• 2.3 RNA提取方法
• 2.4 RNA质量检测
• 2.5 芯片的制作
• 2.5.1 博奥公司22K人类全基因组芯片概况
• 2.5.2 22K人类全基因组芯片芯片制作过程
• 2.5.3 芯片质量控制
• 2.6 康成的胰岛素信号通路相关基因的芯片制作
• 2.6.1 芯片相关基因的选择
• 2.6.2 cRNA标记与合成
• 2.6.3 芯片杂交
• 2.6.4 化学发光检测
• 2.6.5 图像采集与数据分析
• 2.7 聚类分析
• 2.7.1 聚类分析的一般步骤
• 2.7.2 分层聚类
• 2.8 局部基因网络的建立
• 3 结果与讨论
• 3.1 基因信息采集
• 3.1.1 高血压、肥胖相关的基因统计
• 3.1.2 胰岛素信号通路相关基因的确定
• 3.2 正常人群与高血压人群实验
• 3.2.1 RNA的抽提结果
• 3.2.2 芯片结果
• 3.2.3 聚类分析
• 3.2.4 表达明显上调下调基因统计
• 3.2.5 局部基因网络的建立
• 3.2.6 表达变化基因与通路的关联
• 3.2.7 通路间相互的联系
• 3.3 肥胖并发高血压人群实验
• 3.3.1 RNA提取结果
• 3.3.2 基因芯片结果
• 3.3.3 聚类结果
• 3.3.4 表达上调和下调基因统计
• 3.3.5 局部基因网络的建立
• 3.3.6 表达变化的基因与通路的关联
• 3.3.7 对局部基因网络的影响
• 3.4 低钠盐作用机制推理
• 4 结论
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 8 致谢
• 附录