El protocolo describe la identificación de varios genes diferenciales nuevos relacionados con la disulfideptosis asociados con la lesión por isquemia-reperfusión miocárdica mediante análisis bioinformático y validación experimental.
Artículo de método
El protocolo describe la identificación de varios genes diferenciales nuevos relacionados con la disulfideptosis asociados con la lesión por isquemia-reperfusión miocárdica mediante análisis bioinformático y validación experimental.
La lesión miocárdica por isquemia-reperfusión (MIRI) es una lesión adicional que ocurre durante el proceso de restaurar el flujo sanguíneo del tejido cardíaco después de una lesión inducida por isquemia. La MIRI afecta seriamente la eficacia y el pronóstico a corto y largo plazo de la reperfusión después del infarto de miocardio. En la actualidad, el mecanismo de MIRI no está del todo claro. La disulfideptosis es un nuevo modo de muerte celular, y la relación entre MIRI y la expresión de genes relacionados con la disulfideptosis (DRG) aún no está clara. En primer lugar, este estudio explora los genes diferencialmente expresados asociados con la disulfideptosis en MIRI a través del análisis bioinformático. En segundo lugar, mediante la construcción de un modelo de rata de MIRI, se detectaron aún más DRG. Este estudio identificó 12 genes relacionados, incluidos Myh9, SLC7A11, SLC3A2, Myh7b, ACTB, FLNB, Actn1, Actn4, Flnc, Dbn1 y Pdlim1. El tejido miocárdico de ratas con MIRI muestra daño patológico evidente y eventos de apoptosis. Los resultados de la inmunohistoquímica indicaron que la estimulación con MIRI aumentó la expresión de la proteína GLUT1 en el tejido miocárdico, pero restringió la expresión de la proteína F-actina. Además, se validaron diferencias significativas en la expresión de tres proteínas utilizando conjuntos de datos externos y modelos de ratas MIRI. Este estudio demostró que los DRG tenían un valor predictivo significativo en MIRI, proporcionando nuevas perspectivas para explorar biomarcadores y posibles dianas terapéuticas de MIRI.
El infarto agudo de miocardio (IAM) es una afección cardiovascular grave y sigue siendo una de las principales causas mundiales de mortalidad. La intervención coronaria percutánea ha reducido significativamente las tasas de mortalidad en pacientes con IAM1. Sin embargo, la terapia de reperfusión dirigida a restaurar el riego sanguíneo miocárdico se acompaña de una serie de respuestas patológicas y fisiológicas adversas. Estos procesos pueden resultar en un aumento del tamaño del infarto, muerte de las células miocárdicas, arritmias ventriculares sostenidas y muerte súbita2. La lesión por isquemia-reperfusión miocárdica (IRIM) es una afección cardiovascular compleja influenciada por factores como citocinas, quimiocinas, factores de crecimiento, estrés oxidativo y sobrecarga de calcio3. La mitigación de la MIRI sigue siendo un reto importante.
Recientemente, la disulfideptosis ha surgido como una nueva forma de muerte celular caracterizada por el rápido colapso de la red de actina del citoesqueleto debido a la acumulación excesiva de disulfuros, incluida la cisteína, dentro de las células, como resultado de la depleción de NADPH+. La acumulación excesiva de disulfuro interrumpe los enlaces disulfuro entre las proteínas del citoesqueleto, lo que conduce a la migración de actina y la muerte celular 4,5. A diferencia de las formas de muerte celular previamente reportadas, como la apoptosis, la necrosis, la piroptosis y la ferroptosis, la disulfideptosis se inicia por la agregación excesiva de disulfuros intracelulares y no es antagonizada por inhibidores específicos de otras vías de muerte celular. Como muerte celular distintiva, la evidencia ha indicado que la deficiencia celular de glucosa provocada por la sobreexpresión SLC7A11 puede desencadenar disulfidptosis4. Después de MIRI, la secreción insuficiente de insulina puede inducir hipoglucemia y posterior disulfidptosis, lo que puede causar un mayor daño a las células miocárdicas y puede ser uno de los mecanismos novedosos de MIRI5.
En este estudio, el objetivo principal fue utilizar bases de datos completas de expresión génica, como el Ómnibus de Expresión Génica (GEO), para analizar la expresión génica diferencial entre muestras normales y MIRI. Realizamos un análisis cruzal entre genes expresados diferencialmente y genes asociados a la disulfideptosis, con el objetivo de identificar genes relacionados con la disulfideptosis (GRD) que presentan expresión diferencial en MIRI. Se emplearon algoritmos de aprendizaje automático para identificar genes clave y validamos los patrones de expresión de los genes diferenciales de interés seleccionados utilizando un modelo animal. Este enfoque proporciona una nueva perspectiva para obtener una comprensión más profunda de los posibles mecanismos que subyacen al inicio y la progresión de MIRI. El objetivo principal de esta investigación fue investigar un nuevo mecanismo de muerte celular dentro de MIRI, descubrir genes diferenciales asociados y realizar experimentos preliminares para validar estos hallazgos. El objetivo final era identificar nuevas dianas terapéuticas para mitigar la MIRI basadas en este mecanismo emergente de muerte celular.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Para este estudio, se seleccionaron nueve ratas macho Sprague-Dawley (SD), de 6-8 semanas de edad y con un peso de 180-220 g, del Centro de Investigación de Animales Experimentales de Hubei [SCXK (Hubei) 20200018]. Las ratas se mantuvieron en establos de animales libres de patógenos específicos para aclimatarse durante 1 semana, con un ciclo de luz y oscuridad de 12 h/12 h, bebiendo y comiendo libremente. El presente estudio se llevó a cabo con la aprobación del Comité de Ética Animal del Tercer Hospital Afiliado de la Universidad Médica de Zunyi (número de aprobación: (2016)-1-56). Todos los procedimientos se realizaron de acuerdo con las recomendaciones descritas en la Guía para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio publicada por los Institutos Nacionales de Salud de los Estados Unidos. Se implementaron medidas estrictas para minimizar el número de animales utilizados y mitigar su sufrimiento.
1. Análisis de expresión diferencial de genes relacionados con MIRI y disulfideptosis
NOTA: Se seleccionaron los datos de secuenciación de ARN de MIRI denominados GSE214122 para detectar genes asociados con la disulfideptosis según el informe de la literatura6.
2. Construcción del modelo MIRI de ratas
3. Recolecta tejido cardíaco3
4. Tinción con hematoxilina-eosina (H&E)
5. Ensayo TUNEL:
6. Tinción inmunohistoquímica
7. Detección de Western blot
NOTA: El tampón de lisis y el inhibidor de la proteasa se incluyeron en un kit de cuantificación de proteínas BCA (ver Tabla de materiales).
8. Análisis estadístico
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Cribado de GRD en MIRI
El conjunto de datos GSE214122 de Gene Expression Omnibus incluyó tres datos falsos y tres muestras MIRI. Utilizando el paquete DESeq2 en R, se identificaron 1233 genes expresados diferencialmente (DEGs) entre MIRI y muestras simuladas. Sobre la base de |log2FC|>2 y FDR<0.05, se seleccionaron 417 genes significativamente diferentes utilizando el paquete de mapas de calor de R (Figura 1A). Luego, se presentaron 15 genes de intersección entre es...
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
La disulfideptosis está estrechamente asociada con el citoesqueleto de actina, una estructura celular crítica esencial para mantener la forma y la viabilidad de las células. Compuesto por filamentos de actina, el citoesqueleto de actina imparte forma y estructura celular general. La F-actina sirve como marcador para el citoesqueleto celular y, en condiciones de inanición de glucosa, los enlaces disulfuro aumentan significativamente, lo que lleva a la regulación a la baja de la F-actina. ...
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Los autores no tienen nada que revelar.
Esta investigación contó con el apoyo de la Oficina Provincial de Ciencia y Tecnología de Guizhou (Qiankehe [2022]-583) y la Administración Provincial de Medicina Tradicional China de Guizhou (QZYY-2016-019).
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 75% de alcohol | Hunan Tongruijian Pharmaceutical Co. Ltd., Hunan, China | 85026 | |
| 6-0 sutura de nylon | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Supplies Co. Ltd., Shanghai, China | CS002 | |
| BCA kit de cuantificación de proteínas | Beyotime Biotechnology, Shanghai, China | P0011 | |
| Albúmina sérica de toro | Beyotime Biotechnology, Shanghai, China | ST2254 | |
| Centrífuga | Hunan Kaida Scientific Instrument Co. Ltd., Hunan, China | KH19A DAB | |
| kit de desarrollo de color peroxidasa de rábano picante | Beyotime Biotechnology, Shanghai, China | P0203 | |
| Solución de tinción DAPI | Beyotime Biotechnology, Shanghai, China | Paquete | |
| DESeq2 | Versión 4.1 | ||
| Kelmerpp | 235376 | ||
| Tampón bloqueador de peroxidasa endógeno mejorado | Beyotime Biotechnology, Shanghai, China | P0100B | |
| Papel de filtro | Nanjing Keruicai Equipment Co., Ltd., Nanjing, China | 1.00049E+11 | |
| Microscopio de fluorescencia | Nikon | ECLIPSE Ci | |
| Base de datos GEO | https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/ | ||
| Amoladora de vidrio | Shanghai Leigu Instrument Co. Ltd., Shanghai, China | B-013002 | |
| Prisma GraphPad | Software | V8.0 | |
| Kit de tinción de hematoxilina y eosina | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | C0105M | |
| Imagen J software | Institutos Nacionales de Salud, Bethesda, EE. UU | v1.8.0 | |
| Solución mejorada de recuperación de antígeno de citrato (50X) | Beyotime Biotechnology, Shanghai, China | P0083 | |
| Iodophor | Folca, Shenzhen, China | 1.00077E+11 | |
| Microscopio óptico | Nikon | ECLIPSE Ci | |
| Solución tampón de fosfato | Beyotime Biotechnology, Shanghai, China | C0221A | |
| Anticuerpos primarios contra GLUT1 | Proteintech Group, Inc, Wuhan, China | 21829-1-AP | |
| Anticuerpos primarios contra MYH9 | Proteintech Group, Inc, Wuhan, China | 11128-1-AP | |
| Anticuerpos primarios contra SLC3A2 | Wuhan Lingsi Biotechnology Co., Ltd., Wuhan, China | LJS-D-7468 | |
| Anticuerpos primarios contra SLC7A11 | Proteintech Group, Inc, Wuhan, China | 26864-1-AP | |
| Instrumento de visualización de proteínas | Thermo Fisher Scientific Inc. | iBright CL750 | |
| Tablero de rata | Zhengzhou Haopai Biotechnology Co. Ltd., Zhengzhou, China | JPB-E | |
| Bisturí | Shanghai Lianhui Medical Supplies Co., Ltd., Shanghai, China | 1.00471E+13 | |
| Anticuerpo secundario | Wuhan Boster Biological Technology, Ltd., Wuhan, China | BA1054 | |
| STRING https://cn.string-db.org/ | Versión 12.0 | ||
| Triton X-100 | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | ST1722 | |
| TUNEL kit de detección de apoptosis | Proteintech Group, Inc., Wuhan, China | PF00009 |
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Solicitar permiso para reutilizar el texto o las figuras de este artículo de JoVE
Solicitar permiso