Rangkaian MiRNA–mRNA Kawal Selia Dikaitkan Dengan Tindak Balas Transplantasi dalam Kecederaan Buah Pinggang Akut
Mar 21, 2022
Duan Guo1,2†, Yu Fan3†, Ji‑Rong Yue4*dan Tao Lin3*
Hubungi:joanna.jia@wecistanche.com
Abstrak
latar belakang:Akutbuah pinggangkecederaan(AKI) adalah komplikasi yang mengancam nyawa yang dicirikan oleh penurunan pesat dalam fungsi buah pinggang, yang kerap berlaku selepas pembedahan pemindahan. Walau bagaimanapun, mekanisme molekul yang mendasari perkembangan AKI selepas pemindahan (pasca-Tx) masih tidak diketahui. Peningkatan bilangan kajian telah menunjukkan bahawa mikroRNA tertentu (miRNA) mempunyai fungsi penting dalam AKI. Kajian ini berusaha untuk menjelaskan mekanisme molekul dalam AKI pasca-Tx dengan membina rangkaian miRNA-mRNA pengawalseliaan.
Keputusan:Berdasarkan dua set data (GSE53771 dan GSE53769), tiga modul utama, yang mengandungi 55 mRNA, 76 mRNA, dan 151 miRNA, telah dikenal pasti dengan melakukan analisis rangkaian ekspresi bersama gen berwajaran (WGCNA). IP minda v4.1 digunakan untuk meramalkan interaksi mRNA modul utama dan miRNA, dan pasangan miRNA–mRNA dengan keyakinan lebih daripada 0.2 telah dipilih untuk membina rangkaian miRNA–mRNA pengawalseliaan oleh Cytoscape . Rangkaian miRNA-mRNA terdiri daripada 82 nod (48 mRNA dan 34 miRNA) dan 125 tepi. Dua miRNA (miR-203a-3p dan miR-205-5p) dan ERBB4 dengan darjah nod yang lebih tinggi berbanding dengan nod lain mungkin memainkan peranan penting dalam AKI pasca-Tx. Selain itu, analisis laluan Gene Ontology (GO) dan Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) menunjukkan bahawa rangkaian ini terlibat terutamanya dalambuah pinggang-/fungsi berkaitan buah pinggang dan laluan isyarat PI3K–Akt/HIF-1/Ras/MAPK.
Kesimpulan:Kami membina rangkaian miRNA-mRNA pengawalseliaan untuk memberikan pandangan baru tentang pembangunan AKI pasca-Tx, yang mungkin membantu menemui biomarker atau ubat terapeutik baharu untuk meningkatkan keupayaan untuk ramalan dan intervensi awal serta mengurangkan kadar kematian AKI selepas pemindahan.
Kata kunci: Akutbuah pinggangkecederaan, Pemindahan buah pinggang, WGCNA, rangkaian miRNA–mRNA
cistanche propiedadesuntukbuah pinggang
Latar belakang
Sebagai sejenis penyakit kritikal klinikal dengan kehilangan fungsi buah pinggang yang cepat dan kematian yang tinggi,akutbuah pinggangkecederaan(AKI) biasanya berlaku pada penerima pemindahan, yang mungkin mengakibatkan kegagalan pemindahan dan kematian [1]. Diagnosis dan rawatan yang tepat pada masanya adalah penting dalam meningkatkan prognosis pesakit dengan AKI tetapi kini terhalang oleh kekurangan petunjuk khusus untuk ramalan awal, penilaian berperingkat, dan pemantauan kesan kuratif. Oleh kerana AKI adalah penyakit kritikal yang paling biasa dalam bidang pelbagai disiplin, semakin banyak kajian tentang AKI telah dilaporkan dalam dekad yang lalu [2-4]. Walau bagaimanapun, patogenesis AKI masih tidak jelas.
MikroRNA (miRNA) ialah sejenis RNA bukan pengekodan kecil yang mengandungi kira-kira 22 nukleotida, yang boleh mengikat kepada 3'-UTR mRNA sasaran pada tahap pasca transkrip untuk melaksanakan pelbagai fungsi fisiologi dan patofisiologi yang penting dalam sel [5 ]. Telah dilaporkan bahawa miRNA mampu mengawal selia pelbagai mRNA mamalia [6], manakala mRNA tunggal boleh disasarkan oleh sekumpulan besar miRNA, menunjukkan peranan miRNA dalam peraturan gen harus ditafsirkan oleh rangkaian kompleks [7]. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, kajian untuk rangkaian mRNA-miRNA telah meningkat secara eksponen, kerana ia dipercayai dapat membantu mendedahkan mekanisme molekul pelbagai penyakit, termasuk neuroblastoma [8], diabetes jenis 2 [9], dan pendarahan intracerebral spontan [10]. Kajian terkini mendapati bahawa perubahan dalam ekspresi mRNA dan miRNA akan menjejaskan percambahan dan apoptosis sel buah pinggang, yang berkaitan dengan kejadian dan perkembangan AKI [11, 12]. Walau bagaimanapun, terdapat sedikit data yang diterbitkan mengenai rangkaian potensi mRNA dan miRNA dalam AKI selepas pemindahan.
Dalam era perubatan ketepatan, data penjujukan throughput tinggi digabungkan dengan analisis bioinformatik yang berkesan boleh mengenal pasti gen sasaran yang berpotensi dan mekanisme yang menyumbang kepada kemajuan AKI. Analisis rangkaian ekspresi bersama gen berwajaran (WGCNA) ialah kaedah yang digunakan secara meluas untuk mencari pengawal selia teras penyakit, kerana ia mempunyai kapasiti mengelompokkan gen dengan corak ekspresi serupa ke dalam modul (di mana pengawal selia teras biasanya ditemui) dan menganalisis hubungan antara modul dan ciri atau fenotip tertentu [13]. Dalam kajian yang baru diterbitkan mengenai neoplasia intraepithelial serviks (CIN), WGCNA telah dilakukan untuk mengenal pasti enam modul berkaitan penyakit, dari mana 31 gen hab calon untuk rawatan CIN telah disaring [14]. Analisis bioinformatik bukan sahaja meningkatkan kecekapan penyelidikan mengenai fungsi biologi tetapi juga menyediakan maklumat yang boleh dipercayai untuk meneroka mekanisme molekul [15, 16]. Berdasarkan set data besar kedua-dua profil ekspresi mRNA dan miRNA dalam pesakit yang sama, meneroka rangkaian miRNA-mRNA pengawalseliaan boleh membantu menjelaskan mekanisme molekul penyakit [17, 18].
Dalam kajian ini, set data ekspresi GSE53769 (mRNA) dan GSE53771 (miRNA) masing-masing tertakluk kepada WGCNA untuk mengenal pasti modul utama yang dikaitkan dengan AKI pasca-Tx. Seterusnya, rangkaian miRNA-mRNA pengawalseliaan telah dibina untuk menjelaskan mekanisme epigenetik yang mendasari perkembangan AKI pasca-Tx, dengan itu memberikan arah yang mungkin untuk penyelidikan klinikal masa depan.
Keputusan
Pengenalpastian modul utama yang berkaitan dengan post‑Tx AKI berdasarkan set data GSE53769
Menurut korelasi Pearson dan algoritma pautan purata, 36 sampel telah dikelompokkan dan sampel dendrogram dan peta haba sifat digambarkan dalam Rajah 1a; kami mendapati bahawa GSM1300317 (yang tergolong dalam kumpulan post-Tx PBX) telah dikelompokkan secara bersendirian dan mungkin menjadi outlier yang berpotensi. Oleh itu, plot at-SNE (t-distributed stochastic neighbor embedding) telah digunakan untuk memastikan sampel ini tidak akan menjejaskan analisis seterusnya. Seperti yang ditunjukkan dalam Fail tambahan 2: Rajah S2, tidak ada outlier yang jelas selepas pengurangan dimensi, dan oleh itu, kami meneruskan dengan WGCNA. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1b, kuasa ambang lembut 9 telah dipilih untuk menjamin watak bebas skala rangkaian ekspresi bersama gen (Rajah 1b). Histogram kesambungan rangkaian dan plot log-log yang sepadan ditunjukkan dalam Fail tambahan 3: Rajah S3A-B; R2 ialah 0.89, menunjukkan bahawa anggaran topologi bebas skala telah berpuas hati. Maklumat terperinci tentang indeks ambang lembut kaki termasuk k, R2 dan R2 yang dipasang disediakan dalam Fail tambahan 10: Jadual S1. Sepuluh, melalui pengelompokan hierarki kaitan purata, gen dengan corak ekspresi yang serupa dibahagikan kepada modul (Rajah 1c). Untuk membezakan modul dengan corak ekspresi yang berbeza dengan lebih baik, setiap modul telah diperuntukkan warna yang berbeza. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1d, dendrogram pengelompokan modul telah dibina yang menghasilkan sejumlah 18 modul. Modul kelabu mengandungi gen yang tidak boleh diberikan kepada 17 modul lain. Peta haba yang menerangkan perkaitan antara ciri klinikal dan modul ditunjukkan dalam Rajah 1e. Antara modul ini, modul hitam memaparkan korelasi positif tertinggi dengan post-Tx AKI (P=0.002, R=0.5), manakala modul tan memaparkan korelasi negatif terkuat dengan post-Tx AKI (P=4e−05, R= −0.63). Oleh itu, kedua-dua modul ini dipilih sebagai modul utama. Tugasan mRNA dalam modul hitam dan sawo matang disediakan dalam Fail tambahan 11: Jadual S2.
Rangkaian gen gen dan analisis pengayaan berfungsi dalam modul hitam dan sawo matang
Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2a, pekali korelasi keahlian modul (MM) vs. kepentingan gen (GS) dalam modul hitam ialah 0.57 dengan P=5.5e−38. Sebanyak 14 gen hab telah dikenal pasti dalam modul hitam, termasuk CLIC5, PCOLCE2, NDNF, ESRP1, ENPEP, RASAL2, SLIT2, PSAT1, NOX4, GDA, CNTN3, CFAPP221, CA2, dan ZNF311 (Rajah 2b). Sepuluh, analisis pengayaan laluan GO dan KEGG dilakukan pada gen dalam modul hitam. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2c, kami mendapati istilah GO yang paling diperkaya dalam kategori proses biologi (GO-BP) adalahbuah pinggangpembangunan, pembangunan sistem buah pinggang, dan peraturan lata ERK1/2. Istilah GO yang paling diperkaya dalam kategori lain (GO-CC dan GO-MF) ialah bahagian apikal sel dan molekul lekatan sel (Rajah 2d, e). Untuk analisis laluan KEGG, gen ini terutamanya diperkaya dalam isyarat MAPK dan laluan isyarat Raq1 (Rajah 2f).
The genes of the tan module underwent the same analysis. Te scatter plots of MM versus GS in the tan module (cor=0.6, P=4.2e−18) are shown in Fig. 3a. The gene-gene network centered on hub genes in this module is depicted in Fig. 3b. As we can see, the tan module contained 12 hub genes including DMXL1, MAF, GPHN, MYOF, CDK14, and QDPR. The functional annotation of genes in the tan module is depicted in Fig. 3c–f, indicating that the black module genes were primarily enriched in functions of the coenzyme metabolic process, the extrinsic component of the plasma membrane, and coenzyme binding, as well as pathways of folate (FA) biosynthesis. Detailed information of differentially expressed genes (defined by log2 fold change>0.1 dan nilai-p<0.05 when="" comparing="" their="" expression="" in="" post-tx="" aki="" group="" to="" that="" in="" zero-hour="" aki="" group)="" in="" black="" module="" and="" the="" tan="" module="" is="" provided="" in="" additional="" file="" 4:="" figure="" s4="" and="" additional="" file="" 5:="" figure="" s5,="">
Pengenalpastian modul utama yang berkaitan dengan post‑Tx AKI berdasarkan set data GSE53771
Untuk meneroka peranan miRNA dalam AKI pasca-Tx, kami juga menjalankan WGCNA untuk miRNA berdasarkan dataset GSE53771. Langkah-langkah pembinaan rangkaian ekspresi bersama untuk miRNA adalah serupa dengan untuk mRNA. Dendrogram sampel dan peta haba sifat ditunjukkan dalam Rajah 4a. Untuk memastikan rangkaian bebas skala, kuasa ambang lembut ditetapkan sebagai 6 (Rajah 4b). Histogram kesambungan rangkaian dan plot log-log yang sepadan ditunjukkan dalam Fail tambahan 3: Rajah S3C-D; R2 ialah 0.98, menunjukkan bahawa anggaran topologi bebas skala telah berpuas hati. Maklumat terperinci bagi indeks kaki ambang lembut termasuk k, R2 dan R2 yang dipasang disediakan dalam Fail tambahan 10: Jadual S1. Sebanyak tiga modul miRNA telah dikenal pasti, yang bebas antara satu sama lain (Rajah 4c, d). Sepuluh, korelasi modul miRNA dengan ciri klinikal telah dianalisis dan hasilnya menunjukkan bahawa modul miRNA biru adalah satu-satunya modul yang berkorelasi dengan ketara dengan post-Tx AKI (P=0.003, R= − 0.36) (Gamb. 4e). Oleh itu, modul miRNA biru yang terdiri daripada 76 miRNA telah dipilih sebagai modul miRNA utama untuk analisis seterusnya. Maklumat terperinci tentang miRNA ini disediakan dalam Fail tambahan 11: Jadual S2.
Rangkaian MiRNA-miRNA dan analisis pengayaan berfungsi dalam modul miRNA biru
Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5a, pekali korelasi MM berbanding GS dalam modul miRNA biru ialah 0.32 dengan P=5.8e−5. Rangkaian interaksi modul miRNA menunjukkan bahawa 17 hub miRNA telah dikenal pasti dalam modul miRNA biru (Rajah 5b). Untuk meneroka lebih lanjut peranan biologi miRNA dalam modul ini, gen sasaran miRNA ini digunakan untuk melakukan analisis pengayaan berfungsi. Keputusan anotasi fungsi ditunjukkan dalam Rajah 5c-e, menunjukkan bahawa miRNA modul miRNA biru dikaitkan dengan ketara dengan istilah GO transduksi pengantara GTPase kecil, pembangunan kelenjar, aktiviti coregulator transkripsi, dan persimpangan adherens, serta Item KEGG bagi laluan isyarat MAPK dan jangkitan virus 1 leukemia sel T manusia.
Detailed information of differentially expressed miRNAs (defined by log2 fold change>0.1 dan nilai-p<0.05 when="" comparing="" their="" expression="" in="" post-tx="" aki="" group="" to="" that="" in="" zero-hour="" aki="" group)="" in="" the="" blue="" module="" is="" provided="" in="" additional="" file="" 6:="" figure="">
Conpembinaan daripada kawal selia miRNA–mRNA rangkaian in post‑Tx AKI
Gen dan miRNA yang masing-masing membentuk modul utama dan modul miRNA utama digunakan untuk menjana rangkaian miRNA-mRNA pengawalseliaan. Sebanyak 1048 pasangan miRNA–mRNA yang diramalkan dalam kelas berkeyakinan tinggi diperoleh daripada miRDIP v4.1 dan digunakan untuk membina rangkaian oleh Cytoscape (Fail tambahan 7: Rajah S7). Anotasi fungsi mRNA dalam rangkaian ini digambarkan dalam fail Tambahan 8: Rajah S8, yang menunjukkan bahawa mRNA ini terlibat terutamanya dalam lekatan sel-substrat, pembangunan sistem urogenital, pengikat heparin, pengikatan kolagen, laluan isyarat AGE-RAGE dalam pesakit diabetes. komplikasi, serta laluan isyarat PI3K–Akt. Selepas itu, untuk mendapatkan rangkaian yang mungkin memainkan peranan penting dalam patogenesis AKI pasca-Tx, kami memilih pasangan miRNA–mRNA dengan keyakinan lebih daripada 0.2 untuk menjana rangkaian miRNA–mRNA pengawalseliaan (Rajah). 6). Rangkaian miRNA-mRNA pengawalseliaan terdiri daripada 82 nod (48 mRNA dan 34 miRNA) dan 125 tepi. Selepas menganalisis rangkaian, kami mendapati miR-203a-3p, miR-205-5p dan ERBB4 dengan darjah nod yang lebih tinggi berbanding dengan nod lain dan butiran kuantifikasi disediakan dalam Fail tambahan 12 : Jadual S3. Sepuluh, analisis berfungsi mendedahkan bahawa jumlah 48 mRNA terutamanya diperkaya dalam istilah GO morfogenesis tiub epitelium, pembangunan nefron, pembangunan sistem urogenital dan kinase protein reseptor transmembran (Rajah 7a-c). Tiada laluan KEGG diperkaya dengan ketara kerana nilai-pnya lebih besar daripada 0.05 (Rajah 7d). Untuk pengesahan silang, kami membandingkan keputusan semasa kami yang diperoleh daripada pangkalan data miRDIP dengan hasil daripada pangkalan data miRNet. Secara keseluruhan, 75,699 pasangan miRNA-mRNA telah dikenal pasti mengikut minit, dan terdapat persilangan 117 pasangan miRNA-mRNA antara keputusan pangkalan data miRNet dan pangkalan data miRDIP; rangkaian kawal selia yang sepadan digambarkan dalam Fail tambahan 9: Rajah S9B. Analisis pengayaan 117 pasangan miRNA-mRNA menunjukkan bahawa mereka kebanyakannya terlibat dalam peraturan negatif organisasi komponen selular, tindak balas kepada bahan organik dalam kategori GO-BP; faktor permulaan terjemahan eukariotik kompleks 4F, dan badan nuklear dalam kategori GO-CC; Aktiviti reseptor SNAP, pengikatan kompleks protein, aktiviti protein tyrosine phosphatase di bawah kategori GO-MF, serta laluan KEGG yang dikaitkan dengan isyarat karsinoma sel renal, isyarat prolaktin dan tindak balas tekanan oksidatif pengantara NFR{42}}. Oleh kerana keputusan pengayaan berfungsi di atas adalah berdasarkan pasangan miRNA-mRNA yang diramalkan oleh kedua-dua pangkalan data miRNet dan miRDIP, mereka mungkin lebih mewakili mekanisme epigenetik yang mendasari AKI pasca-Tx.
Perbincangan
Post-Tx AKI adalah komplikasi biasa selepas pembedahan pemindahan, yang dicirikan oleh penurunan pesat dalam fungsi buah pinggang dan kematian yang tinggi [19]. Memahami masa terbaik untuk diagnosis awal dan campur tangan pasca-Tx AKI adalah mencabar kerana kekurangan penunjuk khusus untuk ramalan awal, penilaian penggredan dan pemantauan keberkesanan. Untuk mengatasi isu sedemikian, menerokai mekanisme patomekanisme dan potensi biomarker AKI pasca-Tx adalah penting. Pada tahun 2014, Wilfingseder et al. menjalankan analisis microarray miRNA dan mRNA berdasarkan spesimen biopsi pemindahan buah pinggang dengan AKI dan seterusnya mengenal pasti tandatangan molekul khusus AKI menggunakan analisis ekspresi gen pembezaan (DEA) [20]. Walau bagaimanapun, DEA boleh dengan mudah mengecualikan beberapa gen penting yang tahap ekspresinya sedikit berubah, tetapi memainkan peranan penting dalam penyakit. Selain itu, sukar untuk mengesahkan sama ada mRNA dan miRNA yang dinyatakan secara berbeza dalam biopsi pasca-Tx antara kawalan dan AKI berkaitan dengan AKI pasca-Tx kerana fakta bahawa Tx juga boleh membawa kepada ekspresi abnormal beberapa gen. Kajian yang semakin meningkat menunjukkan bahawa permulaan dan perkembangan semua penyakit tidak dapat dikawal oleh beberapa gen, sebaliknya rangkaian pelbagai RNA [21, 22]. Oleh itu, membina rangkaian pengawalseliaan RNA mungkin merupakan strategi yang menjanjikan untuk memahami perkembangan penyakit dan mewujudkan terapi baru [23]. Sebagai pendekatan bioinformatik yang teguh, WGCNA mempunyai kapasiti untuk meningkatkan rangkaian korelasi mudah dengan mengukur korelasi antara pasangan gen individu, serta sejauh mana gen ini berkongsi jiran yang sama [24]. WGCNA termasuk bukan sahaja gen yang dinyatakan secara berbeza, tetapi juga gen yang tidak dinyatakan secara ketara tetapi masih merupakan pengantara utama ciri klinikal tertentu. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, WGCNA telah digunakan dalam pelbagai jenis manusia
penyelidikan penyakit untuk menyaring biomarker dan menjelaskan mekanisme molekul yang mendasari perkembangan penyakit [25, 26].
Dalam kajian semasa, berdasarkan set data mikroarray mRNA dan miRNA, tiga modul yang berkorelasi dengan ketara dengan AKI selepas pemindahan dikenal pasti dengan menggunakan WGCNA. Modul Te tan yang mengandungi 55 mRNA menunjukkan korelasi negatif yang ketara dengan post-Tx AKI. Pelbagai kajian melaporkan bahawa kepekatan FA yang tinggi boleh menghasilkan nekrosis tubular akut sebagai penjanaan kristal FA dalam tubul renal, yang membawa kepada kegagalan buah pinggang [27, 28]. MRNA dalam modul tan terlibat terutamanya dalam laluan biosintesis FA, menunjukkan bahawa laluan ini menyumbang kepada pembangunan AKI pasca-Tx. Seterusnya, sebagai modul yang paling positif berkaitan dengan AKI pasca-Tx, modul hitam terdiri daripada 80 mRNA. Terutama, item mRNA modul hitam yang paling diperkaya dalam analisis GO terutamanya berkaitan dengan fungsi buah pinggang sepertibuah pinggangpembangunan dan pembangunan nefron, mengesahkan korelasi tinggi modul ini dengan post-Tx AKI. Kajian terdahulu menunjukkan bahawa lata kinase dikawal isyarat ekstraselular (ERK) memainkan peranan asas dalam pengaktifan mekanisme pembaikan pampasan semasabuah pinggangkecederaan[29]. Kajian kami menunjukkan bahawa mRNA modul hitam juga diperkaya dengan ketara dalam fungsi lata ERK1/2. Selain itu, keputusan analisis laluan KEGG menunjukkan bahawa mRNA ini berkait rapat dengan laluan isyarat MAPK dan laluan isyarat Ras. Ia sebahagian besarnya didokumenkan bahawa laluan MAPK memainkan peranan penting dalam AKI dengan mengawal keradangan buah pinggang, kecederaan tiub, dan kematian sel [30-32]. Ia diterima secara universal bahawa laluan MAPK/ERK ialah molekul isyarat hiliran dalam laluan isyarat Ras [33]. Keputusan di atas mendedahkan bahawa ekspresi abnormal beberapa gen mengakibatkan AKI dengan mengawal biosintesis FA, laluan isyarat MAPK, dan laluan isyarat Ras untuk menjejaskan perkembangan buah pinggang selepasbuah pinggangpemindahan.
Bukti eksperimen yang semakin meningkat telah mengesahkan bahawa miRNA tertentu mempunyai peranan kritikal dalam pengesanan, perkembangan, dan campur tangan AKI [34]. Amrouche et al. menunjukkan bahawa miR-146a mempunyai peranan penting dalam tindak balas tiub buah pinggang, yang mana pengawalseliaan boleh mengehadkan perkembangan AKI [35]. Kajian terdahulu membuktikan bahawa miR{3}} kencing boleh digunakan sebagai biomarker untuk meramalkan perkembangan AKI selepas pembedahan jantung [36]. Sebagai satu-satunya modul miRNA yang dikaitkan dengan AKI pasca-Tx dalam kajian ini, modul miRNA biru yang mengandungi 151 miRNA dikaitkan secara negatif dengan AKI pasca-Tx. Telah diakui secara meluas bahawa miRNA boleh mengawal selia ekspresi gen sasaran hiliran mereka untuk melaksanakan fungsi biologi. Sehubungan itu, kami meramalkan sasaran miRNA ini menggunakan "miRNAtap" dan "multiMiR" untuk melaksanakan anotasi berfungsi. Perlu diingatkan bahawa sasaran miRNA modul utama juga diperkaya terutamanya dalam laluan isyarat MAPK, yang selanjutnya mengesahkan peranan penting laluan MAPK dalam proses AKI pasca-Tx.
Selain itu, adalah perlu untuk mengenal pasti rangkaian miRNA-mRNA pengawalseliaan yang berpotensi terlibat dalam patogenesis AKI pasca-Tx kerana gen mahupun miRNA tidak boleh mengawal selia pembangunan AKI pasca-Tx. Majoriti kajian terdahulu hanya memberi tumpuan kepada miRNA atau gen untuk menjelaskan mekanisme AKI. Dengan menggunakan alat bioinformatik, kami akhirnya menubuhkan rangkaian miRNA-mRNA pengawalseliaan AKI pasca-Tx, yang terdiri daripada 48 mRNA dan 34 miR NA. Antara 82 nod ini, miR-203a-3p, miR-205-5p dan ERBB4 menunjukkan darjah tinggi dan mungkin nod pusat dalam rangkaian. Kesan miR{10}}p dalam penyakit buah pinggang telah disiasat sebelum ini. Schena et al. melaporkan bahawa tahap ekspresi miR-205-5p berkorelasi secara signifikan dan positif dengan keterukan kanser buah pinggang dan nefrosklerosis hipertensi [37]. Kajian percubaan yang dijalankan oleh Sessa dan rakan-rakannya mencadangkan bahawa miR{13}}p boleh menjadi biomarker molekul kerosakan buah pinggang [38]. Beberapa kajian telah menyiasat peranan miR-203a-3p dan ERBB4 dalam pembangunan AKI. Ia didokumenkan bahawa ERBB4 boleh mengurangkan penghinaan oksidatif sel stem mesenchymal yang berumur dengan mengurangkan tahap spesies oksigen reaktif (ROS) [39]. Adalah diketahui umum bahawa semua organ yang dipindahkan akan mengalami tahap kecederaan reperfusi iskemia tertentu yang dimediasi oleh tahap ROS yang tinggi selepas pemindahan dan berpotensi berkembang menjadi AKI. Kami membuat spekulasi bahawa ERBB4 juga melaksanakan fungsi mengawal tahap ROS dalam pembangunan AKI pasca-Tx. Analisis pengayaan GO bagi mRNA dalam rangkaian ini menunjukkan bahawa mRNA ini diperkaya dalam beberapa fungsi yang berkaitan dengan perkembangan buah pinggang. Tambahan pula, analisis pengayaan KEGG menunjukkan bahawa rangkaian ini terlibat terutamanya dalam pelbagai laluan yang telah dikaji dengan baik, seperti laluan isyarat PI3K–Akt, laluan isyarat HIF-1, laluan isyarat Ras dan laluan isyarat MAPK. Kebanyakan laluan ini telah terbukti memainkan peranan penting dalam AKI [30, 40, 41]. Keputusan ini membuktikan bahawa analisis kami telah dijalankan dengan betul.
Secara keseluruhan, kajian kami, buat kali pertama, menggunakan WGCNA digabungkan dengan analisis miRDIP v4.1 untuk mengenal pasti secara menyeluruh interaksi yang paling berkemungkinan dan membina rangkaian miRNA-mRNA pengawalseliaan yang dikaitkan dengan tindak balas pemindahan dalam AKI, yang menyediakan rangka kerja awal dan beberapa novel. wawasan untuk menjelaskan mekanisme molekul pembangunan AKI pasca-Tx. Namun begitu, beberapa batasan kajian ini perlu dinyatakan. Pertama, hanya lapan sampel biopsi AKI pasca Tx telah didaftarkan dalam kajian ini, yang tidak mencukupi untuk membuat kesimpulan yang boleh dipercayai sepenuhnya. Kedua, rangkaian miRNA-mRNA pengawalseliaan memerlukan kajian lanjut dalam eksperimen biologi klinikal dan molekul untuk pengesahan. Memandangkan sukar untuk mencari data yang layak, jenis RNA lain, seperti RNA bukan pengekodan panjang (lncRNA) dan RNA bulat (circRNAs), tidak disertakan, yang mungkin menjadi kelemahan dalam penjelasan komprehensif mekanisme yang mendasari AKI pasca-Tx pembangunan.
manfaat batang cistanche pada fungsi buah pinggang
Kesimpulan
Kami mula-mula berjaya membina rangkaian miRNA-mRNA pengawalseliaan yang dikaitkan dengan AKI pasca-Tx dengan menggunakan analisis bioinformatik. Keputusan menunjukkan bahawa dua miRNA (miR-203a-3p dan miR-205-5p) dan ERBB4 mungkin memainkan peranan penting dalam post-Tx AKI, dan fungsi biologi miRNA pengawalseliaan. –Rangkaian mRNA diperkaya dalam fungsi berkaitan buah pinggang/renal dan laluan isyarat PI3K–Akt/HIF-1/Ras/MAPK. Kajian ini menyediakan perspektif komprehensif rangkaian pengawalseliaan untuk meningkatkan pemahaman tentang mekanisme molekul dalam AKI pasca-Tx. Kami berharap kajian semasa akan memberi manfaat untuk menemui biomarker baru atau ubat terapeutik untuk meningkatkan keupayaan untuk ramalan dan intervensi awal dan mengurangkan kadar kematian AKI selepas pemindahan.
Kaedah
Reka bentuk kajian dan pengumpulan data
Reka bentuk keseluruhan kajian ini ditunjukkan dalam Fail tambahan 1: Rajah S1. Semua data microarray yang layak telah dimuat turun dari pangkalan data Gene Expression Omnibus (GEO) (//www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/). Set data GSE53769 ialah set data ekspresi mRNA yang dilakukan menggunakan Affymetrix GeneChip® Human Gene 2.0 ST Array; Set data GSE53771 ialah set data ekspresi miRNA yang dianalisis oleh Affymetrix GeneChip® miRNA 3.0 Tatasusunan. Kedua-dua set data ini kedua-duanya terdiri daripada 18 sampel biopsi sifar jam dan 18 selepas pemindahan (Tx) daripada 18 penerima allograf buah pinggang (lapan dengan nekrosis tubular akut tanpa penolakan ditakrifkan sebagai AKI dan sepuluh biopsi protokol tanpa patologi (PBX) ditakrifkan sebagai kawalan) dan telah dikemukakan oleh Wilfingseder dan rakan sekerja [20]. Sampel ini dibahagikan kepada empat kumpulan, iaitu AKI sifar jam, PBX sifar jam, AKI selepas Tx, dan PBX selepas Tx. Kedua-dua set data itu, masing-masing, digunakan untuk membina rangkaian ekspresi bersama, di mana modul mRNA/miRNA utama yang dikaitkan dengan AKI pasca-Tx boleh dikenal pasti, membolehkan pembinaan rangkaian pengawalseliaan miRNA-mRNA memacu perkembangan AKI pasca-Tx .
Pembinaan rangkaian ekspresi bersama
WGCNA is a widely used method to construct co-expression networks that allow the discovery of gene modules, where coordinated expression patterns of the intra-module genes could be identified and related to external clinical phenotypes. In this way, the search for core disease regulators could be narrowed down and confined to the clinically significant modules [13]. Given the foregoing, WGCNA has greatly improved the efficacy of data mining; therefore, in this study, the R package "WGCNA" was utilized to construct co-expression networks based on the expression profiles of mRNAs and miRNAs, respectively. An optimal soft threshold power β, the minimum power parameter that satisfied the scale-free topology (as manifested by scale-free topology ft index>0.85), pertama kali ditentukan. Seterusnya, rangkaian ekspresi bersama tanpa skala telah dibina berdasarkan matriks bersebelahan. Matriks bersebelahan diperoleh menggunakan formula: Adjacencyk,j=gabus, j- , di mana k dan j sepadan dengan dua gen sewenang-wenangnya dan digunakan untuk menekankan persamaan kuat antara k dan j, yang memastikan pasangan gen dengan persamaan yang rendah akan diketepikan semasa tugasan modul. Sepuluh, matriks bersebelahan telah ditukar kepada matriks pertindihan topologi (TOM). Dengan menggunakan ukuran ketidaksamaan berasaskan TOM, dendrogram pokok gen dijana oleh pengelompokan hierarki perkaitan purata, dan gen dengan corak ekspresi yang serupa dikelompokkan ke dalam modul yang berbeza (saiz modul minimum ditetapkan kepada 30).
herba cistancheboleh merawatbuah pinggangpenyakitbertambah baikfungsi buah pinggang
Pengenalpastian modul korelasi yang ketara
Modul eigengenes (MEs), yang meringkaskan corak ekspresi gen sebagai profil ekspresi ciri tunggal dalam modul tertentu, digunakan untuk menilai potensi korelasi gen dengan ciri yang berbeza untuk menentukan kepentingan setiap modul. Kepentingan gen (GS) mewakili korelasi antara gen dan ciri klinikal yang berbeza, dan purata GS bagi semua gen dalam modul ditakrifkan sebagai kepentingan modul (MS), dinyatakan sebagai MS {{0}}n- ni{ {2}}GSi (n=bilangan gen dalam modul). Selepas mengira korelasi Pearson antara ME dan ciri klinikal, modul dengan R negatif positif atau terendah R (pekali korelasi) dengan post-Tx AKI dengan potongan nilai p korelasi 0.05 ditakrifkan sebagai modul utama. Kami mengikuti aliran kerja standard yang disyorkan oleh pengarang WGCNA [13], dan pembetulan nilai p untuk pelbagai ujian tidak dilakukan kerana pekali Pearson R dan nilai p korelasi adalah mencukupi untuk pemilihan modul yang ketara [13]. Keamatan warna dalam peta haba menunjukkan kekuatan korelasi. Untuk mengkaji modul utama dengan lebih baik, korelasi gen modul dianalisis dan rangkaian interaksi gen-gen divisualisasikan oleh penganalisis rangkaian Cytoscape v3.7.2 [42]. Dalam rangkaian ini, gen dengan tahap tinggi, yang mengandungi nod yang sangat saling berkaitan dalam modul, dianggap sebagai gen hab. Gen hab ini dikesan dengan melakukan analisis dengan pemalam MCODE dalam Cytoscape.
Regulatory miRNA–mRNA tidaktwork cpadastructipada
Dengan menggunakan alat dalam talian miRDIP v4.1, interaksi antara gen modul dan miRNA diperolehi. Sepuluh, pasangan miRNA–mRNA dengan keyakinan ramalan yang tinggi telah dipilih untuk pembinaan rangkaian pengawalseliaan miRNA–mRNA dengan menggunakan Cytoscape v3.7.2. Untuk mengesahkan silang, keputusan kami, interaksi miRNA-mRNA juga telah diambil daripada pangkalan data miRNet.
Functidi atasl enrichment analysis
Untuk memahami lebih lanjut potensi fungsi gen yang dikenal pasti, analisis pengayaan Gene Ontology (GO) dan analisis laluan Ensiklopedia Gen dan Genom (KEGG) Kyoto telah dilakukan dengan menggunakan pakej R "cluster roller" [44]; dalam beberapa kes (Fail tambahan 4: S4A, Fail tambahan 5: S5A, Fail tambahan 6: S6A dan Fail tambahan 9: S9C), fungsi TCGAanalyze_ EAcomplete dalam pustaka TCGAbiolinks telah dijalankan. Dalam kajian ini, keputusan istilah GO dan laluan KEGG dengan Benjamini-Hochberg (BH) diselaraskanP-nilai daripada<0.05 were="" considered="" to="" be="" significantly="">
Cistanche tubulosa mencegah penyakit buah pinggang, klik di sini untuk mendapatkan sampel
Rujuknces
1. Abu Jawdeh BG, Govil A. Kecederaan buah pinggang akut dalam tetapan pemindahan: diagnosis pembezaan dan kesan ke atas kesihatan dan penjagaan kesihatan. Adv Buah Pinggang Kronik Dis. 2017;24(4):228–32.
2. Cooke WR, Hemmilä UK, Craik AL, Mandula CJ, Mvula P, Msusa A, et al. Insiden, etiologi dan hasil kecederaan buah pinggang akut berkaitan obstetrik di Malawi: kajian pemerhatian prospektif. BMC Nephrol. 2018;19(1):25.
3. Solé C, Pose E, Solà E, Ginès P. Sindrom hepatorenal dalam era kecederaan buah pinggang akut. Liver Int Of J Int Assoc Study Liver. 2018;38(11):1891–901.
4. Ostermann M, Liu K. Patofisiologi AKI. Amalan Terbaik Res Clin Anaes‑ tanah. 2017;31(3):305–14.
5. Saliminejad K, Khorram Khorshid HR, Soleymani Fard S, Ghafari SH. Gambaran keseluruhan mikroRNA: biologi, fungsi, terapeutik dan kaedah analisis. J Sel Fisiol. 2019;234(5):5451–65.
6. Friedman RC, Farh KK, Burge CB, Bartel DP. Kebanyakan mRNA mamalia adalah sasaran terpelihara mikroRNA. Genome Res. 2009;19(1):92–105.
7. Pan X, Wenzel A, Jensen LJ, Gorodkin J. Pengecaman seluruh genom bagi kluster tapak pengikat mikroRNA yang diramalkan sebagai calon span mikroRNA. PLoS SATU. 2018;13(8):e0202369.
8. Chen B, Hua Z, Qin X, Li Z. Mikroarray bersepadu untuk mengenal pasti hab miRNA dan membina rangkaian miRNA‑ mRNA dalam neuroblastoma melalui analisis bioinformatik. Neurochem Res. 2020.
9. Liu HM, Huang Y, Li L, Zhang Y, Cong X, Wu LL, et al. Profil ekspresi mRNA mikroRNA dan rangkaian berfungsi kelenjar submandibular dalam tikus db/db diabetes jenis 2. Arch Oral Biol. 2020;120:104947.
10. Iwuchukwu I, Nguyen D, Beavers M, Tran V, Sulaiman W, Fannin E, et al. Rangkaian pengawalseliaan MicroRNA sebagai biomarker sawan lewat pada pesakit dengan pendarahan intracerebral spontan. Mol Neurobiol. 2020;57(5):2346–57.
11. van Zonneveld AJ, Rabelink TJ, Bijkerk R. rangkaian selaras miRNA sebagai sasaran terapeutik yang menjanjikan untuk kecederaan buah pinggang akut. Am J Pathol. 2017;187(1):20–4.
12. Wu J, Li DD, Li JY, Yin YC, Li PC, Qiu L, et al. Pengenalpastian rangkaian mRNA mikroRNA yang terlibat dalam kecederaan sel epitelium tiub renal yang disebabkan oleh cisplatin. Eur J Pharmacol. 2019;851:1–12.
13. Langfelder P, Horvath S. WGCNA: pakej R untuk analisis rangkaian korelasi berwajaran. BMC Biomaklumat. 2008;9:559.
14. Zhang X, Bai J, Yuan C, Long L, Zheng Z, Wang Q, et al. Analisis bioinformatik dan pengenalpastian gen berpotensi yang berkaitan dengan patogenesis neoplasia intraepithelial serviks. J Kanser. 2020;11(8):2150–7.
15. Li J, Lu L, Zhang YH, Xu Y, Liu M, Feng K, et al. Pengenalpastian tandatangan ekspresi sel stem leukemia melalui strategi pemilihan ciri Monte Carlo dan mesin vektor sokongan. Gen Kanser. 2020;27(1–2):56–69.
16. Pan X, Zeng T, Yuan F, Zhang YH, Chen L, Zhu L, et al. Penyaringan tandatangan metilasi dan fungsi gen yang dikaitkan dengan subtipe glioma mutasi isositrat dehidrogenase. Bioeng Bioteknol Depan. 2019;7:339.
17. Shen M, Song Z, Wang JH. profil mikroRNA dan mRNA dalam amygdala dikaitkan dengan kemurungan dan daya tahan yang disebabkan oleh tekanan pada tikus juvana. Psikofarmakologi. 2019;236(7):2119–42.
18. An T, Song Z, Wang JH. Mekanisme molekul rawatan ganjaran memperbaiki tingkah laku seperti kemurungan yang disebabkan oleh tekanan kronik yang dinilai dengan penjujukan miRNA dan mRNA dalam korteks prefrontal medial. Biochem Biophys Res Commun. 2020;528(3):520–7.
19. Zuk A, Bonventre JV. Kecederaan buah pinggang akut. Annu Rev Med. 2016;67:293–307.
20. Wilfingseder J, Sunzenauer J, Toronyi E, Heinzel A, Kainz A, Mayer B, et al. Patogenesis molekul kecederaan buah pinggang akut selepas pemindahan: penilaian profil mRNA dan miRNA genom keseluruhan. PLoS SATU. 2014;9(8):e104164‑e.
