ラットモデルのCOPDの治療における電気acupunctureのさまざまな刺激強度に関するトランスクリプトームの洞察

背景：刺激強度が変化する電気協会（EA）は、慢性閉塞性肺疾患（COPD）の治療のための動物および臨床研究の両方で治療可能性を実証しました。ただし、強度に関連する効果、特に1MAおよび3MAのEAの包括的な調査があり、根本的なメカニズムは欠けています。 方法：COPDラットモデルは、タバコの煙への長期にわたる暴露とリポ多糖の断続的な気管内注入によって確立されました。EA治療は、Acupoints BL13（Feishu）およびST36（Zusanli）で2週間20分間、1MAと3MAの強度で投与されました。EAの有効性は、肺機能、組織病理学的変化、炎症性サイトカインの血清レベル、および血清および肺組織の酸化ストレスマーカーのレベルによって評価されました。トランスクリプトームプロファイリングと加重遺伝子共発現ネットワーク分析（WGCNA）を実行して、遺伝子発現パターンを明らかにし、ハブ遺伝子を特定しました。それぞれmRNAおよびタンパク質の発現レベルを検出するために、リアルタイムの定量的PCR（RT-QPCR）およびウエスタンブロット（WB）を実行しました。 結果：1MAと3MAの両方でEAは、肺機能を改善し、COPDラットの炎症と酸化ストレスを減らすことにより、異なる治療効果を発揮しました。トランスクリプトーム分析により、2つのグループ間の異なる発現パターンが明らかになりました。これは、共有および強度固有の（1MAおよび3MA）濃縮経路に機能的に対応しています。AQP9、TREM1、MRC1、およびGPNMBを含む8つの候補遺伝子が特定されました。特に、MSR1およびSLC26A4はEA-1MAでのみダウンレギュレートされ、PDE3AとBMP6はEA-3MAでのみ上方制御されました。WGCNAは5つの重要なモジュールを構築し、モジュールと形質の関係を解明し、前述の8つの遺伝子が強調表示されました。さらに、それらのmRNAおよびタンパク質レベルは、RT-QPCRおよびWBによって検証されました。 結論：我々の結果は、1MAおよび3MA強度が、共有および1MA特異的濃縮経路に関連する転写レベルで異なる遺伝子発現パターンを誘導することを実証しました。遺伝子MRC1、GPNMB、TREM1、およびAQP9は有望な標的として出現し、COPDでの機能的結果を解明するにはさらなる研究が必要です。

BACKGROUND: Electroacupuncture (EA), with varying stimulation intensities, has demonstrated therapeutic potentials in both animal and clinical studies for the treatment of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). However, a comprehensive investigation of the intensity-related effects, particularly 1mA and 3mA of EA, and the underlying mechanisms remains lacking. METHODS: A COPD rat model was established by prolonged exposure to cigarette smoke and intermittent intratracheal instillation of lipopolysaccharide. EA treatment was administered at acupoints BL13 (Feishu) and ST36 (Zusanli), 20 minutes daily for 2 weeks, with intensities of 1mA and 3mA. EA effectiveness was evaluated by pulmonary function, histopathological change, serum level of inflammatory cytokines, and level of oxidative stress markers in serum and lung tissues. Transcriptome profiling and weighted gene co-expression network analysis (WGCNA) were performed to reveal gene expression patterns and identify hub genes. Real-time quantitative PCR (RT-qPCR) and Western blot (WB) were performed to detect the mRNA and protein expression levels, respectively. RESULTS: EA at both 1mA and 3mA exerted differing therapeutic effects by improving lung function and reducing inflammation and oxidative stress in COPD rats. Transcriptome analysis revealed distinct expression patterns between the two groups, functionally corresponding to shared and intensity-specific (1mA and 3mA) enriched pathways. Eight candidate genes were identified, including Aqp9, Trem1, Mrc1, and Gpnmb that were downregulated by EA and upregulated in COPD. Notably, Msr1 and Slc26a4 exclusively downregulated in EA-1mA, while Pde3a and Bmp6 upregulated solely in EA-3mA. WGCNA constructed 5 key modules and elucidated the module-trait relationship, with the aforementioned 8 genes being highlighted. Additionally, their mRNA and protein levels were validated by RT-qPCR and WB. CONCLUSION: Our results demonstrated that 1mA and 3mA intensities induce distinct gene expression patterns at the transcriptional level, associated with shared and 1mA vs 3mA-specific enriched pathways. Genes Mrc1, Gpnmb, Trem1, and Aqp9 emerge as promising targets, and further studies are needed to elucidate their functional consequences in COPD.