Le protocole décrit l’identification de plusieurs nouveaux gènes différentiels liés à la disulfideptose associés à des lésions d’ischémie-reperfusion myocardique par analyse bioinformatique et validation expérimentale.
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Article de méthode
Le protocole décrit l’identification de plusieurs nouveaux gènes différentiels liés à la disulfideptose associés à des lésions d’ischémie-reperfusion myocardique par analyse bioinformatique et validation expérimentale.
L’ischémie-reperfusion myocardique (MIRI) est une lésion supplémentaire qui se produit lors du processus de rétablissement du flux sanguin du tissu cardiaque après une lésion induite par l’ischémie. L’IRM affecte gravement l’efficacité et le pronostic à court et à long terme de la reperfusion après un infarctus du myocarde. À l’heure actuelle, le mécanisme du MIRI n’est pas tout à fait clair. La disulfideptose est un nouveau mode de mort cellulaire, et la relation entre MIRI et l’expression des gènes liés à la disulfideptose (DRG) n’est pas encore claire. Tout d’abord, cette étude explore les gènes exprimés de manière différentielle associés à la disulfideptose dans MIRI par le biais d’une analyse bioinformatique. Deuxièmement, en construisant un modèle de rat de MIRI, les DRG ont été détectés. Cette étude a identifié 12 gènes apparentés, dont Myh9, SLC7A11, SLC3A2, Myh7b, ACTB, FLNB, Actn1, Actn4, Flnc, Dbn1 et Pdlim1. Le tissu myocardique de rats atteints d’IRIM présente des lésions pathologiques évidentes et des événements d’apoptose. Les résultats de l’immunohistochimie ont indiqué que la stimulation MIRI augmentait l’expression de la protéine GLUT1 dans le tissu myocardique, mais limitait l’expression de la protéine F-actine. De plus, des différences significatives dans l’expression de trois protéines ont été validées à l’aide d’ensembles de données externes et de modèles de rats MIRI. Cette étude a démontré que les DRG avaient une valeur prédictive significative dans l’IRMI, offrant de nouvelles perspectives pour l’exploration des biomarqueurs et des cibles thérapeutiques potentielles de l’IRMI.
L’infarctus aigu du myocarde (IAM) est une maladie cardiovasculaire grave et reste l’une des principales causes de mortalité dans le monde. L’intervention coronarienne percutanée a considérablement réduit les taux de mortalité chez les patients atteints d’IAM1. Cependant, la thérapie de reperfusion visant à rétablir l’apport sanguin myocardique s’accompagne d’une série de réponses pathologiques et physiologiques indésirables. Ces processus peuvent entraîner une augmentation de la taille de l’infarctus, la mort des cellules myocardiques, des arythmies ventriculaires soutenues et une mort subite2. L’ischémie-reperfusion myocardique (MIRI) est une maladie cardiovasculaire complexe influencée par des facteurs tels que les cytokines, les chimiokines, les facteurs de croissance, le stress oxydatif et la surcharge calcique3. L’atténuation de l’IRIM reste un défi de taille.
Récemment, la disulfideptose est apparue comme une nouvelle forme de mort cellulaire caractérisée par un effondrement rapide du réseau d’actine cytosquelettique dû à une accumulation excessive de disulfures, y compris la cystéine, dans les cellules, résultant de la déplétion en NADPH+. Une accumulation excessive de disulfure perturbe les liaisons disulfure entre les protéines du cytosquelette, entraînant la migration de l’actine et la mort cellulaire 4,5. Contrairement aux formes de mort cellulaire précédemment rapportées telles que l’apoptose, la nécrose, la pyroptose et la ferroptose, la disulfideptose est initiée par l’agrégation excessive de disulfures intracellulaires et n’est pas antagonisée par des inhibiteurs spécifiques d’autres voies de mort cellulaire. En tant que mort cellulaire distinctive, des preuves ont indiqué que la déficience cellulaire provoquée par la SLC7A11-surexpression peut déclencher la disulfidptose4. Après MIRI, une sécrétion insuffisante d’insuline peut induire une hypoglycémie et une disulfidptose ultérieure, ce qui peut causer d’autres dommages aux cellules myocardiques et peut être l’un des nouveaux mécanismes de MIRI5.
Dans cette étude, l’objectif principal était d’utiliser des bases de données complètes sur l’expression génique, telles que le Gene Expression Omnibus (GEO), pour analyser l’expression différentielle des gènes entre les échantillons normaux et MIRI. Nous avons effectué une analyse référentielle entre les gènes exprimés de manière différentielle et les gènes associés à la disulfideptose, dans le but d’identifier les gènes liés à la disulfidectose (DRG) qui présentent une expression différentielle dans MIRI. Des algorithmes d’apprentissage automatique ont été utilisés pour identifier les gènes clés, et nous avons validé les modèles d’expression des gènes différentiels d’intérêt sélectionnés à l’aide d’un modèle animal. Cette approche offre une nouvelle perspective vers une compréhension plus profonde des mécanismes potentiels sous-jacents à l’apparition et à la progression de l’IRMI. L’objectif principal de cette recherche était d’étudier un nouveau mécanisme de mort cellulaire au sein de MIRI, de découvrir les gènes différentiels associés et de mener des expériences préliminaires pour valider ces résultats. L’objectif ultime était d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour atténuer l’IRM en fonction de ce mécanisme de mort cellulaire émergent.
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Pour cette étude, neuf rats mâles Sprague-Dawley (SD), âgés de 6 à 8 semaines et pesant de 180 à 220 g, ont été sélectionnés au Centre de recherche sur les animaux expérimentaux du Hubei [SCXK (Hubei) 20200018]. Les rats ont été gardés dans des bâtiments exempts d’agents pathogènes spécifiques pour s’acclimater pendant 1 semaine, avec un cycle clair et sombre de 12 h/12 h, en buvant et en mangeant librement. L’étude actuelle a été menée avec l’approbation du Comité d’éthique animale du troisième hôpital affilié de l’Université de médecine de Zunyi (numéro d’approbation : (2016)-1-56). Toutes les procédures ont été effectuées conformément aux recommandations décrites dans le Guide pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire publié par les National Institutes of Health des États-Unis. Des mesures rigoureuses ont été mises en œuvre pour minimiser le nombre d’animaux utilisés et atténuer leurs souffrances.
1. Analyse de l’expression différentielle des gènes liés à l’IRIM et à la disulfideptose
REMARQUE : Les données de séquençage de l’ARN de MIRI nommées GSE214122 ont été sélectionnées pour cribler les gènes associés à la disulfideptose selon le rapport de littérature6.
2. Construction du modèle MIRI du rat
3. Récolter du tissu cardiaque3
4. Coloration à l’hématoxyline-éosine (H&E)
5. Dosage TUNEL
6. Coloration immunohistochimique
7. Détection par transfert Western
REMARQUE : Le tampon de lyse et l’inhibiteur de protéase ont été inclus dans un kit de quantification des protéines BCA (voir la table des matériaux).
8. Analyse statistique
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Dépistage des DRG dans MIRI
Le GSE214122 ensemble de données de Gene Expression Omnibus comprenait trois échantillons fictifs et trois échantillons MIRI. À l’aide du package DESeq2 dans R, 1233 gènes exprimés différentiellement (DEG) ont été identifiés entre les échantillons MIRI et les échantillons fictifs. Sur la base de |log2FC|>2 et FDR<0,05, 417 gènes significativement différents ont été sélectionnés à l’aide du package pheatmap de R (Figure 1A). Ensuite, 15 gè...
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La disulfideptose est étroitement associée au cytosquelette d’actine, une structure cellulaire essentielle au maintien de la forme et de la viabilité des cellules. Composé de filaments d’actine, le cytosquelette d’actine confère la forme et la structure cellulaires globales. L’actine F sert de marqueur pour le cytosquelette cellulaire et, dans des conditions de privation de glucose, les liaisons disulfure augmentent considérablement, entraînant une régulation négative de l’actine F. Ce p...
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Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Cette recherche a été soutenue par le Bureau provincial des sciences et de la technologie du Guizhou (Qiankehe [2022]-583) et l’Administration provinciale de la médecine traditionnelle chinoise du Guizhou (QZYY-2016-019).
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| 75 % d’alcool | Hunan Tongruijian Pharmaceutical Co. Ltd., Hunan, Chine | 85026 | |
| 6-0 suture en nylon Shanghai | Pudong Jinhuan Medical Supplies Co. Ltd., Shanghai, Chine | CS002 | |
| Kit de quantification des protéines BCA | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | P0011 | |
| Bull serum albumine | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | ST2254 | |
| Centrifugeuse | Hunan Kaida Scientific Instrument Co. Ltd., Hunan, Chine | KH19A | |
| DAB kit de développement de la couleur de la peroxydase de raifort | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | P0203 | |
| Solution de coloration DAPI | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | C1006 | |
| DESeq2 package | Version 4.1 | ||
| Rasoir électrique | Kelmerpp | 235376 | |
| Tampon de blocage de la peroxydase endogène amélioré | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | P0100B ; | |
| Papier filtre | Nanjing Keruicai Equipment Co., Ltd., Nanjing, Chine | 1.00049E+11 | |
| Microscope à fluorescence | Nikon | ECLIPSE Ci | |
| GEO base de données | https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/ | ||
| Broyeur de verre | Shanghai Leigu Instrument Co. Ltd., Shanghai, Chine | B-013002 | |
| GraphPad | Prism GraphPad Logiciel | V8.0 | |
| Kit de coloration à l’hématoxyline et à l’éosine | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | C0105M | |
| Image J software | National Institutes of Health, Bethesda, États-Unis | v1.8.0 | |
| Solution améliorée de récupération de l’antigène citrate (50X) | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | P0083 | |
| Iodophor | Folca, Shenzhen, Chine | 1.00077E+11 | |
| Microscope optique | Nikon | ECLIPSE Ci | |
| Solution tampon de phosphate | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | C0221A | |
| Anticorps primaires contre GLUT1 | Proteintech Group, Inc, Wuhan, Chine | 21829-1-AP | |
| Anticorps primaires contre MYH9 | Proteintech Group, Inc, Wuhan, Chine | 11128-1-AP | |
| Anticorps primaires contre SLC3A2 | Wuhan Lingsi Biotechnology Co., Ltd., Wuhan, Chine | LJS-D-7468 | |
| Anticorps primaires contre SLC7A11 | Proteintech Group, Inc, Wuhan, Chine | 26864-1-AP | |
| Instrument de visualisation des protéines | Thermo Fisher Scientific Inc. | iBright CL750 | |
| Rat board | Zhengzhou Haopai Biotechnology Co. Ltd., Zhengzhou, Chine | JPB-E | |
| Scalpel | Shanghai Lianhui Medical Supplies Co., Ltd., Shanghai, Chine | 1.00471E+13 | |
| Anticorps secondaire | Wuhan Boster Biological Technology, Ltd., Wuhan, Chine | BA1054 | |
| Base de données STRING | https://cn.string-db.org/ | Version 12.0 | |
| Triton X-100 | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | ST1722 | |
| TUNEL kit de détection d’apoptose | Proteintech Group, Inc., Wuhan, Chine | PF00009 |
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