يصف البروتوكول تحديد العديد من الجينات التفاضلية الجديدة المرتبطة بداء ثاني كبريتيد الصدر المرتبطة بإصابة نقص تروية عضلة القلب وإعادة تروية القلب عن طريق تحليل المعلوماتية الحيوية والتحقق من الصحة التجريبية.
مقالة منهجية
يصف البروتوكول تحديد العديد من الجينات التفاضلية الجديدة المرتبطة بداء ثاني كبريتيد الصدر المرتبطة بإصابة نقص تروية عضلة القلب وإعادة تروية القلب عن طريق تحليل المعلوماتية الحيوية والتحقق من الصحة التجريبية.
إصابة نقص تروية عضلة القلب (MIRI) هي إصابة إضافية تحدث أثناء عملية استعادة تدفق الدم في أنسجة القلب بعد الإصابة الناجمة عن نقص التروية. يؤثر MIRI بشكل خطير على فعالية وتشخيص إعادة التروية على المدى القصير والطويل بعد احتشاء عضلة القلب. وفي الوقت الحاضر، آلية المبادرة ليست واضحة تماما. داء ثاني كبريتيدس هو طريقة جديدة لموت الخلايا ، ولا تزال العلاقة بين MIRI والتعبير عن الجينات المرتبطة بداء ثاني كبريتيد (DRGs) غير واضحة. أولا ، تستكشف هذه الدراسة الجينات المعبر عنها تفاضليا المرتبطة بداء ثاني كبريتيد في MIRI من خلال تحليل المعلوماتية الحيوية. ثانيا ، من خلال بناء نموذج فئران من MIRI ، تم اكتشاف DRGs بشكل أكبر. حددت هذه الدراسة 12 جينا ذا صلة ، بما في ذلك Myh9 و SLC7A11 و SLC3A2 و Myh7b و ACTB و FLNB و Actn1 و Actn4 و Flnc و Dbn1 و Pdlim1. يظهر نسيج عضلة القلب للفئران المصابة ب MIRI أضرارا مرضية واضحة وأحداث موت الخلايا المبرمج. أشارت نتائج الكيمياء المناعية إلى أن تحفيز MIRI زاد من التعبير عن بروتين GLUT1 في أنسجة عضلة القلب ولكنه قيد التعبير عن بروتين F-actin. بالإضافة إلى ذلك ، تم التحقق من صحة الاختلافات ذات الدلالة الكبيرة في التعبير عن ثلاثة بروتينات باستخدام مجموعات البيانات الخارجية ونماذج الفئران MIRI. أظهرت هذه الدراسة أن DRGs لها قيمة تنبؤية كبيرة في MIRI ، مما يوفر آفاقا جديدة لاستكشاف المؤشرات الحيوية والأهداف العلاجية المحتملة ل MIRI.
احتشاء عضلة القلب الحاد (AMI) هو حالة قلبية وعائية حادة ولا يزال سببا عالميا رئيسيا للوفاة. أدى التدخل التاجي عن طريق الجلد إلى تقليل معدلات الوفيات بشكل كبير لدى مرضى AMI1. ومع ذلك ، فإن علاج إعادة التروية الذي يهدف إلى استعادة إمدادات الدم في عضلة القلب مصحوب بسلسلة من الاستجابات المرضية والفسيولوجية الضارة. يمكن أن تؤدي هذه العمليات إلى زيادة حجم الاحتشاء ، وموت خلايا عضلة القلب ، وعدم انتظام ضربات القلب البطيني المستمر ، والموت المفاجئ2. إصابة نقص تروية عضلة القلب (MIRI) هي حالة قلبية وعائية معقدة تتأثر بعوامل مثل السيتوكينات والكيموكينات وعوامل النمو والإجهاد التأكسدي والحمل الزائد للكالسيوم3. ولا يزال التخفيف من حدة العدوى والوقاية من العدوى تحديا كبيرا.
في الآونة الأخيرة ، ظهر داء ثاني كبريتس كبريتس كشكل جديد من أشكال موت الخلايا يتميز بالانهيار السريع لشبكة الأكتين الهيكلية الخلوية بسبب التراكم المفرط لثاني كبريتيدات ، بما في ذلك السيستين ، داخل الخلايا ، الناتج عن استنفاد NADPH + . يؤدي التراكم المفرط لثاني كبريتيد إلى تعطيل روابط ثاني كبريتيد بين بروتينات الهيكل الخلوي ، مما يؤدي إلى هجرة الأكتين وموت الخلايا4،5. على عكس الأشكال التي تم الإبلاغ عنها سابقا من موت الخلايا مثل موت الخلايا المبرمج ، والنخر ، وداء الحمى ، والتهاب الحديد ، يبدأ داء ثاني كبريتس عن طريق التجميع المفرط لثاني كبريتيد داخل الخلايا ولا يعارضه مثبطات محددة لمسارات موت الخلايا الأخرى. كموت خلوي مميز ، أشارت الأدلة إلى أن نقص الجلوكوز الخلوي الذي يثيره SLC7A11 الإفراط في التعبير يمكن أن يؤدي إلى داء ثاني كفيديبتوس4. بعد MIRI ، يمكن أن يؤدي إفراز الأنسولين غير الكافي إلى نقص السكر في الدم وداء ثاني كبريتدبتوس اللاحق ، مما قد يسبب مزيدا من الضرر لخلايا عضلة القلب وقد يكون أحد الآليات الجديدة ل MIRI5.
في هذه الدراسة ، كان الهدف الأساسي هو استخدام قواعد بيانات التعبير الجيني الشاملة ، مثل Gene Expression Omnibus (GEO) ، لتحليل التعبير الجيني التفاضلي بين العينات العادية و MIRI. أجرينا تحليلا مرجعيا بين الجينات والجينات المعبر عنها تفاضليا المرتبطة بداء ثاني كبريتيد ، بهدف تحديد الجينات المرتبطة بداء ثاني كبريتيد (DRGs) التي تظهر تعبيرا تفاضليا في MIRI. تم استخدام خوارزميات التعلم الآلي لتحديد الجينات الرئيسية ، وقمنا بالتحقق من صحة أنماط التعبير عن الجينات التفاضلية المختارة ذات الأهمية باستخدام نموذج حيواني. يوفر هذا النهج منظورا جديدا نحو اكتساب فهم أعمق للآليات المحتملة الكامنة وراء ظهور وتطور الهرجان. كان التركيز الأساسي لهذا البحث هو التحقيق في آلية موت الخلايا الجديدة داخل MIRI ، والكشف عن الجينات التفاضلية المرتبطة بها ، وإجراء تجارب أولية للتحقق من صحة هذه النتائج. كان الهدف النهائي هو تحديد أهداف علاجية جديدة للتخفيف من MIRI بناء على آلية موت الخلايا الناشئة هذه.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في هذه الدراسة ، تم اختيار تسعة فئران ذكور من Sprague-Dawley (SD) ، تتراوح أعمارهم بين 6-8 أسابيع ووزنها 180-220 جراما ، من مركز أبحاث التجريبية في هوبي [SCXK (Hubei) 20200018]. تم الاحتفاظ بالفئران في بيوت محددة خالية من مسببات الأمراض للتأقلم لمدة أسبوع واحد ، مع دورة إضاءة وظلام لمدة 12 ساعة / 12 ساعة ، والشرب والأكل مجانا. أجريت الدراسة الحالية بموافقة لجنة أخلاقيات في المستشفى الثالث التابع لجامعة زوني الطبية (رقم الموافقة: (2016)-1-56). تم تنفيذ جميع الإجراءات وفقا للتوصيات الموضحة في دليل رعاية واستخدام المختبر الذي نشرته المعاهد الوطنية الأمريكية للصحة. تم تنفيذ تدابير صارمة لتقليل عدد المستخدمة والتخفيف من معاناتها.
1. تحليل التعبير التفاضلي للجينات المتعلقة ب MIRI و dissulfifideptosis
ملاحظة: تم اختيار بيانات تسلسل الحمض النووي الريبي من MIRI المسمى GSE214122 لفحص الجينات المرتبطة بداء الكريات الكبريتي وفقا لتقرير الأدبيات6.
2. بناء نموذج MIRI للفئران
3. حصاد أنسجة القلب3
4. تلطيخ الهيماتوكسيلين يوزين (H & E)
5. اختبار TUNEL
6. تلطيخ كيميائي مناعي
7. كشف اللطخة الغربية
ملاحظة: تم تضمين عازلة التحلل ومثبط الإنزيم البروتيني في مجموعة قياس بروتين BCA (انظر جدول المواد).
8. التحليل الإحصائي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
فحص DRGs في MIRI
تضمنت مجموعة البيانات GSE214122 من Gene Expression Omnibus ثلاث بيانات عينات زائفة وثلاث عينات MIRI. باستخدام حزمة DESeq2 في R ، تم تحديد 1233 جينا معبر عنه تفاضليا (DEGs) بين عينات MIRI والزائفة. استنادا إلى |log2FC|>2 و FDR<0.05 ، تم اختيار 417 جينا مختلفا بشكل كبير باستخدام حزمة خريطة التصويرية الخاصة ب R (الشكل 1 أ). بعد ذلك ، تم تقديم 15 جينا متقاطعا بين 1233 DEGs و 106 DRGs في الشكل 1 ب. تم شرح DRGs ال 15 المعبر ع...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يرتبط داء ثاني كبريتيدس ارتباطا وثيقا بالهيكل الخلوي للأكتين ، وهو هيكل خلوي مهم ضروري للحفاظ على شكل الخلية وقابليتها للحياة. يتكون الهيكل الخلوي من خيوط الأكتين ، ويضفي الشكل الخلوي العام للخلوية. يعمل F-actin كعلامة للهيكل الخلوي الخلوي ، وفي ظل ظروف تجويع الجلوكوز ، تزداد روابط ثاني كبريتيد بشكل كبير ، مما يؤدي إلى تقليل تنظيم F-actin. تؤثر هذه الظاهرة في المقام الأول على العمليات والمسارات المتعلقة بالهيكل الخلوي للأكتين والتصاق الخلية10،
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.
تم دعم هذا البحث من قبل مكتب مقاطعة قويتشو للعلوم والتكنولوجيا (Qiankehe [2022] -583) وإدارة مقاطعة قويتشو للطب الصيني التقليدي (QZYY-2016-019).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 75٪ كحول | هونان Tongruijian Pharmaceutical Co. Ltd. ، Hunan ، الصين | 85026 | |
| 6-0 خياطة نايلون | شنغهاي بودونغ Jinhuan Medical Supplies Co. Ltd. ، شنغهاي ، الصين | CS002 | |
| BCA مجموعة قياس البروتين | Beyotime Biotechnology ، شنغهاي ، الصين | P0011 | |
| ألبومين مصل | الثور Beyotime Biotechnology ، شنغهاي ، الصين | ST2254 | |
| الطرد المركزي | هونان كايدا العلمية للأدوات المحدودة ، هونان ، الصين | KH19A | |
| DAB الفجل الحار بيروكسيداز مجموعة تطوير لون | Beyotime Biotechnology ، شنغهاي ، الصين | P0203 | |
| حل تلطيخ DAPI | Beyotime Biotechnology ، شنغهاي ، الصين | C1006 | |
| حزمة DESeq2 | الإصدار 4.1 | ||
| ماكينة حلاقة كهربائية | Kelmerpp | 235376 | |
| عازلة حجب البيروكسيديز الذاتية المحسنة | Beyotime Biotechnology ، شنغهاي ، الصين | P0100B ؛ | |
| ورق الترشيح | نانجينغ Keruicai Equipment Co.، Ltd.، نانجينغ ، الصين | 1.00049E + 11 | |
| مجهر مضان | نيكون | ECLIPSE Ci | |
| GEO قاعدة بيانات | https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/ | ||
| طاحونة | زجاجية Shanghai Leigu Instrument Co. Ltd. ، شنغهاي ، الصين | B-013002 | |
| GraphPad Prism | GraphPad برنامج | V8.0 | |
| طقم تلطيخ الهيماتوكسيلين والأيوزين | Beyotime Biotechnology ، شنغهاي ، الصين | C0105M | |
| برنامج Image J | المعاهد الوطنية للصحة ، بيثيسدا ، الولايات المتحدة الأمريكية | v1.8.0 | |
| حل محسن لاسترجاع مستضد السترات (50X) | Beyotime Biotechnology ، شنغهاي ، الصين | P0083 | |
| Iodophor | Folca ، شنتشن ، الصين | 1.00077E + 11 | |
| مجهر بصري | نيكون | ECLIPSE Ci | |
| محلول عازل للفوسفات | Beyotime Biotechnology ، شنغهاي ، الصين | C0221A | |
| الأجسام المضادة الأولية ضد GLUT1 | Proteintech Group، Inc ، ووهان ، الصين | 21829-1-AP | |
| الأجسام المضادة الأولية ضد MYH9 | Proteintech Group، Inc ، ووهان ، الصين | 11128-1-AP | |
| الأجسام المضادة الأولية ضد SLC3A2 | Wuhan Lingsi Biotechnology Co.، Ltd. ، ووهان ، الصين | LJS-D-7468 | |
| الأجسام المضادة الأولية ضد SLC7A11 | Proteintech Group، Inc ، ووهان ، الصين | 26864-1-AP | |
| أداة تصور البروتين | Thermo Fisher Scientific Inc. | iBright CL750 | |
| Rat Board | Zhengzhou Haopai Biotechnology Co. Ltd. ، Zhengzhou ، الصين | JPB-E | |
| Scalpel | Shanghai Lianhui Medical Supplies Co.، Ltd. ، شنغهاي ، الصين | 1.00471E + 13 | |
| الجسم المضاد الثانوي | Wuhan Boster Biological Technology، Ltd. ، ووهان ، الصين | BA1054 | |
| STRING قاعدة بيانات | https://cn.string-db.org/ | 12.0 | |
| Triton X-100 | Beyotime Biotechnology ، شنغهاي ، الصين | ST1722 | |
| TUNEL طقم الكشف عن موت الخلايا المبرمج | Proteintech Group، Inc. ، ووهان ، الصين | PF00009 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن