炎性肝细胞腺瘤相关基因的生物信息学分析

胡新梅，农清清

广西医科大学公共卫生学院环境卫生学教研室，广西南宁 530021

炎性肝细胞腺瘤相关基因的生物信息学分析

胡新梅，农清清

广西医科大学公共卫生学院环境卫生学教研室，广西南宁 530021

目的 利用生物信息学技术筛选炎性肝细胞腺瘤差异表达基因并分析其功能。 方法 筛选GSE11819数据集的差异表达基因，进行GO分析和Pathway通路分析，并绘制蛋白互作网络图。 结果 研究发现297个差异表达基因。上调基因主要集中在单纯疱疹病毒感染、同种异体移植排斥反应、移植物抗宿主病通路等。下调基因主要集中在化学致癌作用、视黄醇代谢、细胞色素P450异生物的代谢等通路。并发现HLA-B上调基因及ALB、CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2B6、CYP2C19、CYP3A4、CYP3A7、CYP4A11、UGT1A8下调基因在蛋白互作网络中起关键作用。结论炎肝细胞腺瘤的形成可能涉及到多种基因，为进一步研究炎性肝细胞腺瘤提供了思路。

炎性肝细胞腺瘤；生物信息学；差异基因

肝细胞腺瘤 （hepatocellular adenma,HCA）临床少见，多发于年轻女性，常无典型临床表现。肝细胞腺瘤有几种不同的亚型，其中炎性肝细胞腺瘤（Inflammatory hepatocellular adenma,IHCA）所占比例高达40%～50%[1]。该病近年来发病呈上升趋势，具有破裂出血和癌变可能并且与原发性肝癌鉴别困难。因此，对炎性肝细胞腺瘤的鉴别诊断极其重要。该文从GEO数据库下载炎性肝细胞腺瘤基因芯片数据集，利用生物信息学对其相关基因进行挖掘，为进一步研究炎性肝细胞腺瘤提供依据。

1 材料与方法

1.1 IHCA基因表达谱的数据信息

从GEO数据库（http：//www.gcbi.com.cn）下载IHCA实验数据集：GSE11819，该数据研究采用的是Affymetrix公司的Human Genome U133A Array平台的16个样本，其中8个为IHCA患者样本数据，8个为非IHCA供者样本数据。

1.2 差异表达基因筛选、GO分析以及Pathway分析

进入GCBI在线实验室（http：//www.gcbi.com.cn）,建立差异基因分析、GO分析和Pathway分析方案，将样本数据集GSE11819上传至GCBI在线实验室。

1.3 绘制差异表达基因蛋白互作网络图

将差异表达基因上传至STRING (http：//string-db. org)在线分析软件进行分析。

1.4 参数设置

建立好方案后，设置各模块参数。差异基因分析：|foldchange|＞2，P＜0.05，Q＜0.05；GO分析：包括生物学过程、分子功能、细胞组分，设置P＜0.05,FDR＜0.05；Pathway分析：设置P＜0.05；STRING蛋白网络图绘制采用默认参数。

2 结果

2.1 差异基因分析结果

共得到297个差异表达基因，其中上调基因175个，下调基因122个。上、下调表达变化的前10个基因分别见表1、表2。同时得到差异基因火山图（图1）以及分层聚类的结果（图2）。

2.2 GO功能富集分析

表达上调的基因主要参与蛋白结合、MHC类 II受体活性等分子功能；涉及的生物学过程有干扰素γ介导的信号通路、细胞因子介导的信号通路等；参与的细胞组分有内质网膜食管腔侧、质膜等。表达下调的基因主要参与铁离子结合、电子载体活性等分子功能；涉及的生物学过程有小分子代谢过程、异生代谢过程等；参与的细胞组分有内质网膜、胞质溶胶等，见表3、表 4。

表1 上调差异表达基因（TOP10）

表2 下调差异表达基因（TOP10）

图1 差异表达基因火山图

图2 差异表达基因聚类热图

表3 上调差异表达基因富集分析（TOP3）

表4 下调差异基因的富集分析（TOP3）

2.3 Pathway通路分析

表达上调的基因主要集中在单纯疱疹感染信号通路、同种异体移植排斥信号通路、移植物抗宿主病信号通路等。表达下调的差异表达基因主要集中代谢途径、化学致癌作用、视黄醇代谢、细胞色素P450异生物的代谢等通路，见表5、表6。

表5 上调差异表达基因所涉及的生物学通路（TOP5）

表6 下调差异表达基因所涉及的生物学通路（TOP5）

2.4 绘制差异表达基因的蛋白互作网络图

分别将上、下调基因上传至STRING在线软件，结果如图3、图4所示，上调基因中以HLA-B蛋白与其他≥5个蛋白存在相互作用关系；下调基因中以ALB、CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2B6、CYP2C19、CYP3A4、CYP3A7、CYP4A11、UGT1A8蛋白与其他≥5个蛋白存在相互作用关系。

图3 175个上调差异表达基因的蛋白-蛋白相互作用图

图4 122个下调差异表达基因的蛋白-蛋白相互作用图

3 讨论

肝细胞腺瘤是一种极其罕见的肿瘤，特别是在亚洲[2]，多见于年轻女性，通常是由于服用避孕药所致。HCA有破裂出血的风险以及发生癌变的可能，国外报道癌变率达到6.3%～8.0%，破裂出血率为18.8%～40.0%[3]。然而区分HCA与高分化原发性肝癌比较困难[4]。肝细胞腺瘤可分成不同的亚型[5]，包括：①肝细胞核因子1α阴性的肝细胞腺瘤（H-HCA）；②β-链蛋白阳性的肝细胞腺瘤（b-HCA）;③炎性肝细胞腺瘤（I-HCA）；④不确定型。其中炎性肝细胞腺瘤比例高达40%～50%。因此提高对炎性肝细胞腺瘤的认识具有一定的临床意义。

该次研究运用生物信息学的方法分析炎性肝细胞腺瘤基因芯片数据集，结果发现297个差异表达基因，其中上调基因175个，下调基因122个。对差异表达基因进行蛋白-蛋白相互作用网络分析发现表达上调基因网络HLA-B蛋白与其他≥5个蛋白存在相互作用关系；下调基因网络以 ALB、CYP1A1、CYP1A2、CYP2A6、CYP2B6、CYP2C19、CYP3A4、CYP3A7、CYP4A11、UGT1A8蛋白与其他≥5个蛋白存在相互作用关系。HLA-B来自人类白细胞抗原系统即人类主要组织相容性复合体，该系统编码产物称为HLA分子，HLA分子在机体免疫应答和免疫调节中均起重要作用，其与肿瘤的关系一直备受关注。Fukusato等[6]发现肝肿瘤的HLA I类分子的表达程度高于正常组织，Sung CH等[7]报道了10个肝癌细胞系均表达HLA I分子。下调表达基因网络图中的关键基因主要来自CYP450家族。CYP酶也称细胞色素氧化酶P450，主要存在于肝脏和小肠中。现已清楚细胞色素P450和肝脏代谢有关，是药物和其他内、外源物的主要代谢酶[8]。CYP450s抑制剂能够减少CYP450s表达量或降低其活性，造成CYP450s对应的底物代谢过慢，从而使这些底物在体内聚集，造成不良反应甚至是毒性的发生[9]。该研究结果中炎性肝细胞腺瘤患者体内CPY450s表达下调，从而很有可能影响药物在肝脏中的代谢，从而造成肝脏的损伤。

综上所述，该研究运用生物信息学的方法，对来自炎性肝细胞腺瘤的基因芯片表达谱数据进行差异表达基因分析和基因通路富集分析，筛选出影响炎性肝细胞腺瘤上调或下调基因及其相关通路，进一步做了蛋白质互作网络，为将来的炎性肝细胞瘤研究提供参考依据。

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[4]汪华霖，龚建平.肝细胞腺瘤[J].中国现代普通外科进展，2012，15(9)：711-713.

[5]安松林，荣维淇，余微波，等.肝细胞腺瘤的临床诊治及文献复习[J].肝胆胰外科杂志，2013，25(6)：448-451.

[6]TOSHIO FUKUSATO MAG,SWAN N.THUNG SF.Expression of HLA calss I antigens on hepatocytes in liver disease[J]. HLA Antigens in Liver Disease，2005，123(2)：264-270.

[7]Ching-Hwa Sung CH,Hey-Chi Hsu AN.Expression of class I and class II major histocomatibility antigens on human hepatocellular carcinoima[J].Major Histocompatibility Comples Antigen Expression of Hepatoma cells，1989（83）：421-429.

[8]李晓宇.CYP450酶特性及其应用研究进展[J].中国临床药理学与治疗学，2008，13(8)：942-946.

[9]成碟，刘昌孝.细胞色素P450(CYP450)遗传多态性研究进展[J].中国药理学通报，2006，22(12)：1409-1414.

R57

A

1672-5654（2017）02（b）-0055-04

10.16659/j.cnki.1672-5654.2017.05.055

2016-11-20）

文题

胡新梅（1991.5-），女，广西崇左人，硕士，研究方向：环境毒理学，环境流行病学。

农清清（1971-），女，壮族，广西南宁人，博士，教授，研究方向：环境流行病学，E-mail：nnqq26@163.com。

文题应以最恰当、最简明的词语反映论文最重要的特定内容。一般使用能充分反映论文主题内容的短语，不使用具有主、谓、宾结构的完整语句，一般不使用标点和缩略语。

中文文题一般不宜超过20个汉字。尽可能不设副题，确有必要时，可采用不同字体字号或加破折号将副题与正题加以区分。