Протокол описывает идентификацию нескольких новых дифференциальных генов, связанных с дисульфидептозом, ассоциированных с ишемическим повреждением миокарда с помощью биоинформатического анализа и экспериментальной валидации.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Протокол описывает идентификацию нескольких новых дифференциальных генов, связанных с дисульфидептозом, ассоциированных с ишемическим повреждением миокарда с помощью биоинформатического анализа и экспериментальной валидации.
Ишемия-реперфузионное повреждение миокарда (МИРИ) – это дополнительное повреждение, возникающее в процессе восстановления кровотока сердечной ткани после ишемического повреждения. МИРИ серьезно влияет на эффективность и краткосрочный и долгосрочный прогноз реперфузии после инфаркта миокарда. В настоящее время механизм работы MIRI до конца не ясен. Дисульфидептоз является новым способом клеточной смерти, и связь между MIRI и экспрессией генов, связанных с дисульфидептозом (DRG), до сих пор неясна. Во-первых, в этом исследовании изучаются дифференциально экспрессируемые гены, связанные с дисульфидептозом в MIRI, с помощью биоинформатического анализа. Во-вторых, путем построения крысиной модели MIRI были дополнительно обнаружены ДРГ. В этом исследовании было выявлено 12 родственных генов, включая Myh9, SLC7A11, SLC3A2, Myh7b, ACTB, FLNB, Actn1, Actn4, Flnc, Dbn1 и Pdlim1. В ткани миокарда крыс с MIRI наблюдаются явные патологические повреждения и апоптозы. Результаты иммуногистохимии показали, что стимуляция MIRI увеличивает экспрессию белка GLUT1 в ткани миокарда, но ограничивает экспрессию белка F-актина. Кроме того, значительные различия в экспрессии трех белков были проверены с использованием внешних наборов данных и моделей MIRI на крысах. Это исследование показало, что DRG имеют значительную прогностическую ценность в MIRI, открывая новые перспективы для изучения биомаркеров и потенциальных терапевтических мишеней MIRI.
Острый инфаркт миокарда (ОИМ) является тяжелым сердечно-сосудистым заболеванием и остается ведущей глобальной причиной смертности. Чрескожное коронарное вмешательство значительно снизило показатели смертности у пациентов с ОИМ1. Однако реперфузионная терапия, направленная на восстановление кровоснабжения миокарда, сопровождается рядом неблагоприятных патологических и физиологических реакций. Эти процессы могут привести к увеличению размера инфаркта, гибели клеток миокарда, устойчивым желудочковым аритмиям и внезапной смерти2. Ишемия-реперфузионное повреждение миокарда (MIRI) — это сложное сердечно-сосудистое заболевание, на которое влияют такие факторы, как цитокины, хемокины, факторы роста, окислительный стресс и перегрузка кальцием3. Смягчение последствий MIRI остается серьезной проблемой.
В последнее время дисульфидептоз стал новой формой клеточной смерти, характеризующейся быстрым коллапсом цитоскелетной актиновой сети из-за чрезмерного накопления дисульфидов, включая цистеин, в клетках в результате истощения NADPH+. Чрезмерное накопление дисульфида нарушает дисульфидные связи между белками цитоскелета, что приводит к миграции актина и гибели клеток 4,5. В отличие от ранее описанных форм клеточной гибели, таких как апоптоз, некроз, пироптоз и ферроптоз, дисульфидептоз инициируется чрезмерной агрегацией внутриклеточных дисульфидов и не антагонизируется специфическими ингибиторами других путей клеточной гибели. Как отличительная клеточная гибель, данные свидетельствуют о том, что вызванная дефицитом глюкозы SLC7A11 сверхэкспрессия в клетках может вызвать дисульфидптоз4. После MIRI недостаточная секреция инсулина может вызвать гипогликемию и последующий дисульфидптоз, что может привести к дальнейшему повреждению клеток миокарда и может быть одним из новых механизмов MIRI5.
В данном исследовании основной целью было использование всеобъемлющих баз данных экспрессии генов, таких как Gene Expression Omnibus (GEO), для анализа дифференциальной экспрессии генов между нормальными образцами и образцами MIRI. Мы провели перекрестный референтный анализ между дифференциально экспрессируемыми генами и генами, связанными с дисульфидептозом, с целью идентификации генов, связанных с дисульфидептозом (DRG), которые демонстрируют дифференциальную экспрессию в MIRI. Для идентификации ключевых генов были использованы алгоритмы машинного обучения, и мы проверили паттерны экспрессии выбранных дифференциальных генов, представляющих интерес, с использованием животной модели. Такой подход позволяет по-новому взглянуть на достижение более глубокого понимания потенциальных механизмов, лежащих в основе возникновения и развития MIRI. Основное внимание в этом исследовании уделялось изучению нового механизма клеточной смерти в MIRI, раскрытию связанных с ним дифференциальных генов и проведению предварительных экспериментов для подтверждения этих результатов. Конечная цель состояла в том, чтобы определить новые терапевтические мишени для смягчения MIRI на основе этого нового механизма клеточной смерти.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Для этого исследования девять самцов крыс Sprague-Dawley (SD) в возрасте 6-8 недель и весом 180-220 г были отобраны из Хубэйского исследовательского центра экспериментальных животных [SCXK (Hubei) 20200018]. Крысы содержались в специальных помещениях для животных, свободных от патогенов, для акклиматизации в течение 1 недели, с циклом 12 ч/12 ч в светлом и темном свете, свободном питье и еде. Настоящее исследование было проведено с одобрения Комитета по этике животных Третьей аффилированной больницы Медицинского университета Цзуньи (номер одобрения: (2016)-1-56). Все процедуры проводились в соответствии с рекомендациями, изложенными в Руководстве по уходу и использованию лабораторных животных, опубликованном Национальными институтами здравоохранения США. Были приняты строгие меры для минимизации количества используемых животных и облегчения их страданий.
1. Дифференциальный анализ экспрессии генов, связанных с MIRI и дисульфидептозом
ПРИМЕЧАНИЕ: Данные секвенирования РНК из MIRI под названием GSE214122 были отобраны для скрининга генов, связанных с дисульфидептозом, согласно литературному отчету6.
2. Построение модели MIRI крысы
3. Забор сердечной ткани3
4. Окрашивание гематоксилин-эозином (H&E)
5. Проба TUNEL
6. Иммуногистохимическое окрашивание
7. Обнаружение вестерн-блоттинга
Примечание: Буфер для лизиса и ингибитор протеазы были включены в набор для количественного определения белка BCA (см. Таблицу материалов).
8. Статистический анализ
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Скрининг ДРГ в MIRI
Набор данных GSE214122 от Gene Expression Omnibus включал три фиктивных образца и три данные MIRI. С помощью пакета DESeq2 в R было идентифицировано 1233 дифференциально экспрессируемых гена (DEG) между MIRI и фиктивными образцами. На основе |log2FC|>2 и FDR<0.05 417 значительно отличающихся генов были отобраны с помощью пакета pheatmap R (рис. 1A). Затем 15 генов пересечения между этими 1233 ДЭГ и 106 ДРГ были представлены на
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Дисульфидептоз тесно связан с актиновым цитоскелетом, важнейшей клеточной структурой, необходимой для поддержания формы и жизнеспособности клеток. Актиновый цитоскелет, состоящий из актиновых филаментов, придает общую клеточную форму и структуру. F-актин служит маркером для клеточного цитоскелета, а в условиях глюкозного голодания дисульфидные связи значительно увеличиваются, что приводит к подавлению F-актина. Это явление в первую очередь влияет на процессы и пути, связанные с актином, ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Это исследование было поддержано Бюро науки и технологий провинции Гуйчжоу (Qiankehe [2022]-583) и Управлением традиционной китайской медицины провинции Гуйчжоу (QZYY-2016-019).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 75% спирт | Hunan Tongruijian Pharmaceutical Co. Ltd., Хунань, Китай | 85026 | |
| 6-0 нейлоновый шов | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Supplies Co. Ltd., Шанхай, Китай | CS002 | |
| Набор для количественного определения белка BCA | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | P0011 | |
| Бычий сывороточный альбумин | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | ST2254 | |
| Центрифуга | Hunan Kaida Scientific Instrument Co. Ltd., Хунань, Китай | KH19A | |
| DAB набор для разработки красителя пероксидазы хрена | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | P0203 | |
| DAPI раствор для окрашивания | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | C1006 | |
| DESeq2 упаковка | Версия 4.1 | ||
| Электрическая бритва | Kelmerpp | 235376 | |
| Усиленный буфер, блокирующий эндогенную пероксидазу | , Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | P0100B | |
| Фильтровальная бумага | Nanjing Keruicai Equipment Co., Ltd., Нанкин, Китай | 1.00049E+11 | |
| Флуоресцентный микроскоп | Nikon | ECLIPSE Ci | |
| GEO база данных | https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/ | ||
| Шлифовальный станок для стекла | Shanghai Leigu Instrument Co. Ltd., Шанхай, Китай | B-013002 | |
| GraphPad Prism | GraphPad Программное обеспечение | V8.0 | |
| Набор для окрашивания гематоксилина и эозина | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | C0105M | |
| Image J программное обеспечение | Национальные институты здравоохранения, Бетесда, США | v1.8.0 | |
| Улучшенный раствор для извлечения цитратного антигена (50X) | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | P0083 | |
| Iodophor | Folca, Шэньчжэнь, Китай | 1.00077E+11 | |
| Оптический микроскоп | Nikon | ECLIPSE Раствор буфера Ci | |
| Phosphate Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | C0221A | ||
| Первичные антитела против GLUT1 | Proteintech Group, Inc, Ухань, Китай | 21829-1-AP | |
| Первичные антитела против MYH9 | Proteintech Group, Inc, Ухань, Китай | 11128-1-AP | |
| Первичные антитела против SLC3A2 | Wuhan Lingsi Biotechnology Co., Ltd., Ухань, Китай | LJS-D-7468 | |
| Первичные антитела против SLC7A11 | Proteintech Group, Inc, Ухань, Китай | 26864-1-AP | |
| Инструмент визуализации белка | Thermo Fisher Scientific Inc. | iBright CL750 | |
| Rat board | Zhengzhou Haopai Biotechnology Co. Ltd., Чжэнчжоу, Китай | JPB-E | |
| Scalpel | Shanghai Lianhui Medical Supplies Co., Ltd., Шанхай, Китай | 1.00471E+13 | |
| Вторичное антитело | Wuhan Boster Biological Technology, Ltd., Ухань, Китай | BA1054 | |
| База данных STRING | https://cn.string-db.org/ | версия 12.0 | |
| Triton X-100 | Beyotime Biotechnology, Шанхай, Китай | ST1722 | |
| TUNEL набор для обнаружения апоптоза | Proteintech Group, Inc., Ухань, Китай | PF00009 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
