הפרוטוקול מתאר זיהוי של מספר גנים דיפרנציאליים חדשים הקשורים לדיסולפידפטוזיס הקשורים לפגיעה באיסכמיה-רפרפוזיה בשריר הלב על ידי ניתוח ביואינפורמטי ואימות ניסיוני.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
הפרוטוקול מתאר זיהוי של מספר גנים דיפרנציאליים חדשים הקשורים לדיסולפידפטוזיס הקשורים לפגיעה באיסכמיה-רפרפוזיה בשריר הלב על ידי ניתוח ביואינפורמטי ואימות ניסיוני.
פגיעה באיסכמיה-רפרפוזיה של שריר הלב (MIRI) היא פגיעה נוספת המתרחשת במהלך תהליך שחזור זרימת הדם ברקמת הלב לאחר פגיעה הנגרמת על ידי איסכמיה. MIRI משפיע באופן רציני על היעילות ועל הפרוגנוזה לטווח הקצר והארוך של רפרפוזיה, לאחר אוטם שריר הלב. נכון לעכשיו, המנגנון של MIRI אינו ברור לחלוטין. דיסולפידפטוזיס הוא מצב חדש של מוות תאי, והקשר בין MIRI לביטוי גנים הקשורים לדיסולפידפטוזיס (DRGs) עדיין לא ברור. ראשית, מחקר זה בוחן את הגנים המתבטאים באופן דיפרנציאלי הקשורים לדיסולפידפטוזיס ב-MIRI באמצעות ניתוח ביואינפורמטיקה. שנית, על ידי בניית מודל חולדה של MIRI, זוהו DRGs נוספים. מחקר זה זיהה 12 גנים קשורים, כולל Myh9, SLC7A11, SLC3A2, Myh7b, ACTB, FLNB, Actn1, Actn4, Flnc, Dbn1 ו-Pdlim1. רקמת שריר הלב של חולדות עם MIRI מראה נזק פתולוגי ברור ואירועי אפופטוזיס. תוצאות האימונוהיסטוכימיה הצביעו על כך שגירוי MIRI הגביר את הביטוי של חלבון GLUT1 ברקמת שריר הלב אך הגביל את הביטוי של חלבון F-actin. בנוסף, הבדלים משמעותיים בביטוי של שלושה חלבונים אומתו באמצעות מערכי נתונים חיצוניים ומודלים של חולדות MIRI. מחקר זה הראה כי ל-DRGs יש ערך ניבוי משמעותי ב-MIRI, מה שמספק סיכויים חדשים לחקר סמנים ביולוגיים ומטרות טיפוליות פוטנציאליות של MIRI.
אוטם שריר הלב החריף (AMI) הוא מצב קרדיווסקולרי חמור ונותר גורם תמותה עולמי מוביל. התערבות כלילית מלעורית הפחיתה משמעותית את שיעורי התמותה בחולי AMI1. עם זאת, טיפול רפרפוזיה שמטרתו להחזיר את אספקת הדם לשריר הלב מלווה בסדרה של תגובות פתולוגיות ופיזיולוגיות שליליות. תהליכים אלה יכולים לגרום להגדלת גודל האוטם, מוות של תאי שריר הלב, הפרעות קצב חדריות מתמשכות ומוות פתאומי2. פגיעה באיסכמיה-רפרפוזיה של שריר הלב (MIRI) היא מצב קרדיווסקולרי מורכב המושפע מגורמים כגון ציטוקינים, כימוקינים, גורמי גדילה, מתח חמצוני ועומס יתר של סידן3. הפחתת MIRI נותרה אתגר משמעותי.
לאחרונה, דיסולפידפטוזיס התגלה כצורה חדשה של מוות תאי המאופיינת בקריסה מהירה של רשת האקטין הציטו-שלד עקב הצטברות מוגזמת של דיסולפידים, כולל ציסטאין, בתוך התאים, הנובעת מדלדול NADPH+. הצטברות מוגזמת של דיסולפיד משבשת קשרי דיסולפיד בין חלבוני שלד תאים, מה שמוביל לנדידת אקטין ולמוות תאים 4,5. בניגוד לצורות שדווחו בעבר של מוות תאי כגון אפופטוזיס, נמק, פירופטוזיס ופרופטוזיס, דיסולפידפטוזיס מתחיל על ידי צבירה מוגזמת של דיסולפידים תוך-תאיים ואינו מנוגד על ידי מעכבים ספציפיים של מסלולי מוות תאים אחרים. כמוות תאי מובהק, עדויות הצביעו על כך שביטוי יתר של SLC7A11 המעורר מחסור בגלוקוז בתאים יכול לעורר דיסולפידפטוזיס4. לאחר MIRI, הפרשת אינסולין לא מספקת עלולה לגרום להיפוגליקמיה ולדיסולפידפטוזיס שלאחר מכן, מה שעלול לגרום לנזק נוסף לתאי שריר הלב ועשוי להיות אחד המנגנונים החדשים של MIRI5.
במחקר זה, המטרה העיקרית הייתה להשתמש במאגרי ביטוי גנים מקיפים, כגון Gene Expression Omnibus (GEO), כדי לנתח ביטוי גנים דיפרנציאלי בין דגימות נורמליות לדגימות MIRI. ערכנו ניתוח צולב בין גנים המתבטאים באופן דיפרנציאלי וגנים הקשורים לדיסולפידפטוזיס, במטרה לזהות גנים הקשורים לדיסולפידפטוזיס (DRGs) המציגים ביטוי דיפרנציאלי ב-MIRI. אלגוריתמים של למידת מכונה שימשו לזיהוי גנים מרכזיים, ואימתנו את דפוסי הביטוי של הגנים הדיפרנציאליים המעניינים שנבחרו באמצעות מודל של בעלי חיים. גישה זו מספקת נקודת מבט רעננה לקראת השגת הבנה מעמיקה יותר של המנגנונים הפוטנציאליים העומדים בבסיס הופעת והתקדמות MIRI. המוקד העיקרי של מחקר זה היה לחקור מנגנון מוות תאי חדש בתוך MIRI, לחשוף גנים דיפרנציאליים קשורים ולערוך ניסויים ראשוניים כדי לאמת את הממצאים הללו. המטרה הסופית הייתה לזהות מטרות טיפוליות חדשות להפחתת MIRI בהתבסס על מנגנון מוות תאי מתפתח זה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
עבור מחקר זה, תשע חולדות זכרות Sprague-Dawley (SD), בגילאי 6-8 שבועות ובמשקל 180-220 גרם, נבחרו מהמרכז לחקר חיות ניסוי בחוביי [SCXK (Hubei) 20200018]. החולדות הוחזקו בבתי חיות ספציפיים ללא פתוגנים כדי להתאקלם במשך שבוע, עם מחזור אור וחושך של 12 שעות ו-12 שעות, שתייה ואכילה חופשיות. המחקר הנוכחי נערך באישור ועדת האתיקה של בעלי חיים של בית החולים המסונף השלישי של האוניברסיטה הרפואית Zunyi (מספר אישור: (2016)-1-56). כל ההליכים בוצעו בהתאם להמלצות המפורטות במדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה שפורסם על ידי מכוני הבריאות הלאומיים של ארה"ב. אמצעים מחמירים ננקטו כדי למזער את מספר בעלי החיים שנעשה בהם שימוש ולהפחית את סבלם.
1. ניתוח ביטוי דיפרנציאלי של גנים הקשורים ל-MIRI ו-disulfideptosis
הערה: נתוני ריצוף RNA מ-MIRI בשם GSE214122 נבחרו לסינון גנים הקשורים לדיסולפידפטוזיס על פי דוח ספרות6.
2. בניית מודל החולדה MIRI
3. קציר רקמת לב3
4. צביעת המטוקסילין-אאוזין (H&E)
5. בדיקת TUNEL
6. צביעה אימונוהיסטוכימית
7. זיהוי כתמים מערביים
הערה: מאגר ליזה ומעכב פרוטאז נכללו בערכת כימות חלבון BCA (ראה טבלת חומרים).
8. ניתוח סטטיסטי
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בדיקת DRGs ב-MIRI
מערך הנתונים GSE214122 מ-Gene Expression Omnibus כלל שלושה נתוני דגימות דמה ושלוש דגימות MIRI. באמצעות חבילת DESeq2 ב-R, זוהו 1233 גנים המתבטאים באופן דיפרנציאלי (DEGs) בין דגימות MIRI ודגימות דמה. בהתבסס על |log2FC|>2 ו-FDR<0.05, נבחרו 417 גנים שונים באופן משמעותי באמצעות חבילת מפת הצ'יטים של R (איור 1A). לאחר מכן, 15 גנים מצטלבים בין 1233 DEGs אלה ל-106 DRGs הוצגו באיור 1B. 15 ה-DRGs המבוטאים באופן דיפרנציאלי סומנו ע...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיסולפידפטוזיס קשור קשר הדוק לשלד התא אקטין, מבנה תאי קריטי החיוני לשמירה על צורת התא וחיוניותו. מורכב מחוטי אקטין, שלד הציטו של האקטין מעניק צורה ומבנה תאים כלליים. F-actin משמש כסמן לשלד התא, ובתנאים של רעב גלוקוז, קשרי דיסולפיד גדלים משמעותית, מה שמוביל לוויסות נמוך של F-actin. תופעה זו משפיעה בעיקר על תהליכים ומסלולים הקשורים לשלד התא של האקטין והידבקות התאים10,11.
בהקשר של חילוף חומרים של גלוקוז, ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
מחקר זה נתמך על ידי הלשכה המחוזית למדע וטכנולוגיה של גוויג'ואו (Qiankehe [2022]-583) והמינהל המחוזי של גוויג'ואו לרפואה סינית מסורתית (QZYY-2016-019).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 75% אלכוהול | הונאן Tongruijian פרמצבטיקה ושות 'בע"מ, הונאן, סין | 85026 | |
| 6-0 תפר ניילון | שנחאי Pudong Jinhuan ציוד רפואי ושות 'בע"מ, שנחאי, סין | CS002 | |
| BCA ערכת כימות חלבון | Beyotime Biotechnology, שנחאי, סין | P0011 | |
| סרום שור אלבומין | Beyotime ביוטכנולוגיה, שנחאי, סין | ST2254 | |
| צנטריפוגה | Hunan Kaida Scientific Instrument Co. Ltd., Hunan, סין | KH19A | |
| DAB ערכת פיתוח צבע חזרת peroxidase | Beyotime Biotechnology, שנחאי, סין | P0203 | |
| DAPI פתרון צביעה | Beyotime Biotechnology, שנחאי, סין | C1006 | |
| DESeq2 חבילה | גרסה 4.1 | ||
| סכין גילוח חשמלי | Kelmerpp | 235376 | |
| מאגר חסימת פרוקסידאז אנדוגני משופר | Beyotime Biotechnology, שנחאי, סין | P0100B | |
| נייר סינון | נאנג'ינג Keruicai ציוד ושות', בע"מ, נאנג'ינג, סין | 1.00049E+11 | |
| מיקרוסקופ פלואורסצנטי | Nikon | ECLIPSE Ci | |
| GEO מסד נתונים | https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/ | ||
| מטחנת זכוכית | שנחאי Leigu Instrument Co. Ltd., שנחאי, סין | B-013002 | |
| GraphPad פריזמה | GraphPad תוכנה | V8.0 | |
| ערכת צביעת המטוקסילין ואאוזין | Beyotime Biotechnology, שנחאי, סין | C0105M | |
| Image J תוכנה | המכונים הלאומיים לבריאות, בת'סדה, ארה"ב | v1.8.0 | |
| פתרון משופר לאחזור אנטיגן ציטראט (50X) | Beyotime Biotechnology, שנחאי, סין | P0083 | |
| Iodophor | Folca, שנזן, סין | 1.00077E+11 | |
| מיקרוסקופ אופטי | Nikon | ECLIPSE Ci | |
| Phosphate Buffer Solution | Beyotime Biotechnology, שנחאי, סין | C0221A | |
| נוגדנים ראשוניים נגד GLUT1 | Proteintech Group, Inc, ווהאן, סין | 21829-1-AP | |
| נוגדנים ראשוניים נגד MYH9 | Proteintech Group, Inc, ווהאן, סין | 11128-1-AP | |
| נוגדנים ראשוניים נגד SLC3A2 | Wuhan Lingsi Biotechnology Co., Ltd., ווהאן, סין | LJS-D-7468 | |
| נוגדנים ראשוניים נגד SLC7A11 | Proteintech Group, Inc, ווהאן, סין | 26864-1-AP | |
| מכשיר הדמיית חלבון | Thermo Fisher Scientific Inc. | לוח עכברוש iBright CL750 | |
| Zhengzhou Haopai Biotechnology Co. Ltd., Zhengzhou, סין | JPB-E | ||
| אזמל | שנחאי Lianhui ציוד רפואי ושות', בע"מ, שנחאי, סין | 1.00471E+13 | |
| נוגדן משני | Wuhan Boster Biological Technology, Ltd., ווהאן, סין | BA1054 מסד נתונים BA1054 | |
| STRING https://cn.string-db.org/ | גרסה 12.0 | ||
| Triton X-100 | Beyotime Biotechnology, שנחאי, סין | ST1722 | |
| ערכת זיהוי אפופטוזיס TUNEL | Proteintech Group, Inc., ווהאן, סין | PF00009 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
