Abstracte achtergrond
Deze studie had als doel om kenmerkende vertegenwoordiger genen te identificeren door middel van een vergelijkende analyse van genexpressie profielen in het bloed en speeksel van chronische parodontitis ( CP) en refractaire parodontitis (RP) patiënten nieuwe behandelingsstrategieën die nuttig zijn bij de behandeling van verschillende vormen van parodontitis kunnen verschaffen.
methoden
GSE43525 van Gene Expression Omnibus gedownload. In de dataset, dertien monsters waren afkomstig van bloed, waaronder 4 controles, 4 CP en 5 RP samples, en tien monsters waren afkomstig van speeksel, waaronder 3 controles, 4 CP en 3 RP samples. Een vergelijking van de CP en RP monsters werden differentieel tot expressie gebrachte genen (DEGS) tussen deze twee soorten parodontitis in het bloed en speeksel monsters die door een Limma pakket. Daarna werden functioneel en route verrijking analyses uitgevoerd door David en Kobaš, respectievelijk. De significant geassocieerd miRNAs in CP en RP werden doorzocht door WebGestalt.
Resultaten
In totaal 213 DEGS in CP en 45 DEGS in RP werden geïdentificeerd. Functionele verrijking bleek dat de DEGS CP hoofdzakelijk werden verrijkt in ribosoom en de regulering van apoptose-gerelateerde pathways in het bloed, alsmede speeksel, terwijl de DEGS van RP significant werden verrijkt in de immuunrespons en de reactie op organische stof-gerelateerde pathways. Verschillende miRNAs, zoals miR-381 en miR-494, werden geïdentificeerd als zijnde nauw verbonden met CP. Bovendien, CD24
, EST1
, MTSS1
, ING3
, CCND2 Kopen en SYNE2
zou kunnen zijn potentiële doelwitten voor de diagnose en behandeling van CP.
Conclusie
de geïdentificeerde DEGS en miRNAs zou kunnen zijn potentiële doelen voor de behandeling van chronische en refractaire parodontitis.
Sleutelwoorden
chronische parodontitis refractaire parodontitis Bloed Speeksel Functionele en pathway verrijking analyse Mirna Highlights
1. In totaal zijn 213 DEGS in CP en 45 DEGS in RP werden geïdentificeerd in het bloed en speeksel weefsels. Pagina 2. De DEGS waren betrokken bij ribosoom antigeen verwerking en presentatie paden.
3. CD24 EST1, MTSS1, ING3, CCND2 en SYNE2 zou kunnen zijn potentiële doelwitten voor CP. Achtergrond
In de afgelopen jaren hebben parodontale aandoeningen een belangrijk gezondheidsprobleem in de wereld geworden. Periodontale ziekten zijn infectieziekten veroorzaakt door bacteriën in de tandplaque [1]. Chronische periodontitis (CP) is een inflammatoire destructie van tand ondersteunende structuren die, indien onbehandeld, leiden tot tandverlies [2, 3]. CP lijden bijna 50% van de volwassen bevolking en 60% van de oudere bevolking wereldwijd [4]. CP is de meest voorkomende en destructieve ziekte bij volwassenen [5]. In de meeste gevallen parodontitis wordt therapeutisch succes verkregen voor langere tijd [6]; Een klein percentage van behandelde patiënten, aangeduid als vuurvaste parodontitis (RP) patiënten niet goed reageren goed uitgevoerde conventionele therapie blijven en verlies van parodontale aanhechting vertonen [7, 8]. Het bestaan van specifieke pathogene microbiotas kan bijdragen aan RP [9]. RP patiënten zeer heterogeen wat betreft hun klinische, microbiologische en immunologische kenmerken [10].
CP wordt in aanwezigheid van subgingivale calculus en lokale factoren [11]. De pathogenese van CP is multifactorieel en resultaten van interacties tussen bacteriële, milieu-, immunologische en genetische factoren [12]. Er is groeiend bewijs dat polymorfismen in interleukine 1 (IL1), IL6, IL10, enzovoorts worden geassocieerd met CP in bepaalde populaties. Verscheidene cytokinen, waaronder tumor-necrosis factor-α (TNF-α), IL1, IL6, IL8, intercellulair adhesiemolecuul-1 (ICAM-1), monocyt chemoattractant proteïne-1 (MCP-1), en granulocyt-macrofaag kolonievormende stimulerende factor (GM-CSF), spelen een belangrijke rol in het ontwikkelingsproces van parodontitis. De nucleaire factor-KB (NF-KB) signaalweg betrokken bij delen van de immuunrespons, zoals antigeenpresentatie, immuun evenwicht en lymfocytactivering en substantieel deel periodontitis [13]. CP wordt geïnitieerd en gehandhaafd in de eerste regel door complexe poly-microbiële infectie, en de aangeboren gevoeligheid van de patiënt is nu een aanvaarde kritische factor die de destructieve karakter van de ziekte [14] bepalen. Een intraradicular infectie volhardt in het complex apicale wortelkanaalstelsel en extraradicular infectie te presenteren in de vorm van periapicale actinomycose kan leiden tot RP [15]. Met een hoge incidentie en de heersende kenmerken, de diagnose en behandeling van CP en RP heeft ongetwijfeld een uitdaging voor zowel de klinische onderzoekers en clinici geweest.
Het doel van dit onderzoek was om te vergelijken en deze twee vormen van parodontitis te analyseren op genetisch niveau in bloed en speeksel monsters en de mogelijke mechanisme van parodontitis te verkennen. Biologische microarray-analyse werd gebruikt om het genexpressieprofiel van CP en RP in verschillende biologische vloeistoffen analyseren teneinde aanvullende behandelingen en het vermogen om beter te onderscheiden parodontitis.
Methoden
microarray data
onderzoek analyseproces wordt getoond in Fig. 1 De genexpressieprofiel van GSE43525 [16] is gedownload van Gene Expression Omnibus (GEO), die was gebaseerd op het platform van de HumanHT-12 V4.0 expressie BeadChip. Elke set van meningsuiting profiling data, die is bevestigd aan de GEO-database voornamelijk door laboratoria over de hele wereld ingediend, omvat platform informatie, series informatie en sample informatie [17]. Een totaal van 13 monsters (inclusief 4 controlemonsters, 4 CP monsters en 5 RP monsters) werden verkregen uit het bloed en 10 monsters (waaronder 3 controlemonsters, 4 CP monsters en 3 RP monsters) werden uit het speeksel volgens de website informatie (http:.....? //www NCBI NLM nih gov /geo /vraag /acc cgi acc = GSE43525). Deze monsters werden gekozen uit de patiënten van verschillende geslachten en leeftijden. Alle patiënten waren afkomstig uit de Faculteit der Tandheelkunde van de Universiteit van Toronto, Toronto, ON en mits informed consent. In aanvulling daarop, werd GSE43525 afgezet door Lakschevitz et al. wiens onderzoek werd goedgekeurd door het Office of Research Ethics (ERTS) aan de Universiteit van Toronto (Protocol # 25698) [16]. Fig. 1 Het onderzoek analyseproces bloed en speeksel weefsels
Vergelijkende analyse van chronische en refractaire parodontitis monsters van bloed en speeksel
Overeenkomstig de beschrijvingen en eigenschappen van de oorspronkelijke monsters, bloed en speeksel monsters van de CP en RP patiënten werden gebruikt voor de genexpressie profiel analyse.
data voorbewerking en identificatie van differentieel tot expressie genen (DEGS)
de probe-level data omgezet in de expressie maatregelen. Voor elk monster werd de expressie waarden van alle probes voor een bepaald gen door één enkel waarde als de gemiddelde waarde expressie en vervolgens werd log2-transformatie uitgevoerd [18]. Het lineaire microarray data (Limma) verpakking R [19] werd gebruikt om de DEGS CP en RP in de bloed en speeksel vergeleken met normale controles. De p-waarde
& lt; 0,05 en | log voudige verandering (FC) | & Gt; 1 werden gebruikt als de cut-off criteria.
Functionele verrijking analyse van DEGS
Gene verrijking analyse is een analytische strategie met behulp van een reeks van soortgelijke of verwante genen in zijn geheel door het berekenen van de algemene betekenis van de veranderingen in genexpressie bepalen of de biologische functie of eigenschappen te wijzigen. Deze strategie zou de dimensie van gegevensanalyse sterk verminderen en maakt het analyseproces dichter bij biologische problemen, dus deze werkwijze wordt veel gebruikt in microarray technologie [20]. Momenteel zijn er allerlei hulpmiddelen verrijking analyse van genfunctie kan bieden. Onder hen, Database voor annotatie, visualisatie en geïntegreerde Discovery (DAVID) is de meest populaire [21]. DAVID biedt een uitgebreide reeks van functionele annotatie instrumenten voor onderzoekers om de biologische betekenis achter een grote lijst van genen te begrijpen. We voerden een Gene Ontology (GO) verrijking analyse in termen van biologische vooruitgang (BP). De valse ontdekking tarief (FDR) & lt; 0,05 werd gebruikt als de cut-off criteria.
Pathway analyse van DEGS Belgique Om beter te begrijpen en verder bestuderen van de biologische functies, de KEGG orthologie Based Annotatie System (Kobaš) [22] werd gebruikt om het pad uit te voeren en annotatie verrijking analyse op basis van een hypergeometrische verdeling. De p-waarde
& lt; 0,05 werd als cut-off criterium.
Zoek naar significant geassocieerd microRNA
MicroRNA (miRNA) breed deel aan verschillende biologische processen en kunnen worden gebruikt als een biomarker voor de diagnose van verschillende ziekten [23, 24 ]. We gebruikten de webgebaseerde Gene Set Analysis Toolkit (WebGestalt) naar het verband tussen DEGS en miRNAs berekenen CP en RP [25, 26]. De p-waarde
& lt; 0,05 werd gebruikt als de cut-off criteria.
Resultaten
Identificatie van DEGS
Na voorbewerking van de microarray gegevens werd de Limma pakket gebruikt om de degs screenen. Een totaal van 213 DEGS in CP (met inbegrip van 76 up-gereguleerd en 14 down-gereguleerde genen in het bloed, evenals 94 up-gereguleerd en 29 down-gereguleerde genen in het speeksel) en 45 DEGS in RP (met inbegrip van 13 up-gereguleerd en 7 neerwaarts gereguleerde genen in het bloed, evenals 10 opgereguleerd en 15 neerwaarts gereguleerde genen in het speeksel) geïdentificeerd (fig. 2). Fig. 2 a: opgereguleerd en omlaag-gereguleerde genen in het bloed en speeksel van patiënten met chronische periodontitis; b: opgereguleerd en omlaag-gereguleerde genen in het bloed en speeksel van patiënten met refractaire parodontitis. zwarte kleur bestellen:-down-gereguleerde genen; grijze kleur extra's: up-gereguleerde genen
Functionele verrijking analyse van DEGS Belgique Om de functies van DEGS in CP en RP in het bloed en speeksel te bestuderen, de functionele verrijking analyse van al deze DEGS werden uitgevoerd door DAVID. De resultaten toonden aan dat DEGS in het bloed van CP patiënten betrokken in-vertaling gerelateerde BP termen (Tabel 1a) waren. Ondertussen werden de DEGS in het bloed van patiënten RP voornamelijk verrijkt immuunrespons processen (Tabel 1b). Bovendien is de DEGS in het speeksel CP patiënten waren voornamelijk betrokken bij de regulatie van apoptose en celdood (Tabel 1c). Bovendien zijn de DEGS in het speeksel van patiënten RP voornamelijk verrijkt in genen die reageren op organische stoffen en bacterie (Tabel 1d) .table 1 Gene Ontology verrijking analyse van differentieel tot expressie gebrachte genen van chronische en refractaire in bloed en speeksel
) bloed-chronische
Term
Count
P
-waarde
GO: 0006414 ~ translationeel rek
11
8.07E-11
GO: 0.006.412 ~ vertaling
13
9.52E- 08
GO: 0.006.968 ~ cellulaire afweer reactie
6
1.42E-05
b) Bloed-vuurvaste
Term
Count
P
-waarde
GO: 0006955 ~ immuunrespons
verhuur 4
3.16E-02
c) Speeksel-chronische
Term
Count
P
-waarde
GO: 0042981 ~ regulatie van apoptose
12
2.64E-03
GO: 0043067 ~ regulering van geprogrammeerde celdood
12
2.85E-03
GO: 0.010.941 ~ regulatie van celdood
12
2.93E-03
GO: 0.008.202 ~ steroid stofwisseling
6
3.90E-03
d) Speeksel-vuurvaste
Term
Count
P
-waarde
GO: 0010033 ~ reactie op organische stof
5
8.71E-03
GO: 0.009.617 ~ reactie op bacterie
3
2.13E-02
GO: 0.019.439 ~ aromatische verbinding katabole proces van het kopen van 2
2.34E-02
GO: 0008286 ~ insulinereceptor signaleringsroute kopen van 2
4.29E-02
GO: 0.045.787 ~ positieve regulering van de cel cyclus kopen van 2
6.54E-02
pathway analyse van DEGS
Om verder inzicht in de betrokken trajecten van elke set van DEGS, een traject verrijking analyse werd verder uitgevoerd. Een totaal van 10 routes werden verrijkt voor DEGS (tabel 2). De DEGS van het bloed van CP patiënten werden verrijkt in twee wegen, de belangrijkste zijn ribosoom (p
= 2.24E-10), waarvan 11 degs betrokken. De DEGS in het bloed van RP patiënten waren voornamelijk betrokken bij vijf wegen, de belangrijkste daarvan waren celadhesiemoleculen (CAM). Intussen is de DEGS in het speeksel CP patiënten werden verrijkt in het traject van antigeen verwerking en presentatie. De DEGS in het speeksel van RP patiënten waren betrokken bij tryptofaan metabolisme en-aldosteron gereguleerde natrium reabsorption.Table 2 De significanlty verrijkt routes door differentieel tot expressie van genen
) Bloed-chronische
Weg
P
-waarde
hsa03010: Ribosoom
2.24E-10
hsa05332: Graft-versus- gastheer ziekte
3.06E-02
b) Bloed-vuurvaste
Pathway
P
- waarde
hsa04514: celadhesiemoleculen (CAM)
6.35E-03
hsa05330: afstotingsreacties
3.49E- 02
hsa05332: Graft-versus-host disease
3.78E-02
hsa04940: type I diabetes mellitus
4,06 E-02
hsa05320: Auto-immuun ziekte van de schildklier
4.92E-02
c) Speeksel-chronische
Pathway
P
-waarde
hsa04612: Antigen verwerken en presenteren
1.24E-02
d) Speeksel-vuurvaste
Pathway
P
-waarde
hsa00380: tryptofaan metabolisme
4,63 E-02
hsa04960:-aldosteron gereguleerde natrium reabsorptie
4.74E-02
miRNA-doelwit-gen analyse
WebGestalt werd gebruikt om analyseren van de verwante miRNAs in CP en RP. Tabel 3 toont de relatie tussen miRNAs en degs. Nr doelgenen werden gevonden in het RP monsters; Er waren echter 4 en 5 DEGS verband met de miRNAs in het bloed en speeksel CP patiënten. We vonden dat cluster van differentiatie 24 (CD24
), esterase 1 (EST1
), en metastase suppressor 1 (MTSS1
) waren doelwit genen voor CP in het bloed, terwijl remmer van de groei familie lid 3 ( ING3
), cycline D2 (CCND2
) en synaptische nucleaire envelop-eiwit 2 (SYNE2
) waren doelwit genen voor CP in het speeksel. De meest significant gerelateerd miRNAs waren miR-381 en miR-494 .table 3 Target genen en (die ING3
, CCND2 Kopen en SYNE2
doelen) (die ETS1 Kopen en MTSS1
richt) hun overeenkomstige miRNAs in verschillende groepen
) Bloed- chronische
Mirna
ID
P
- waarde
Doelgenen
hsa_CTTGTAT, MIR-381
DB_ID: 731
4.20E-02
ETS1, MTSS1
hsa_TGTGTGA, MIR-377
DB_ID: 845
4.07E-02
CD24, ETS1
hsa_CAGCAGG, MIR-370
DB_ID: 682
2.73E-02
SLAMF6, MTSS1
hsa_ATACTGT, MIR-144
DB_ID: 702
4.47E-02
ETS1, ALDH1A3
b) Speeksel chronische
Mirna
ID
P
-waarde
Doelgenen
hsa_ATGTTTC, MIR-494
DB_ID: 782
4.80E-03
ING3, CCND2, SYNE2
hsa_ACCATTT, MIR-522
DB_ID: 749
4.80E-03
ING3, YWHAZ, CCND2
hsa_AGGTGCA, MIR-500
DB_ID: 827
1.64E-02
CREB1, POFUT1
hsa_AGGGCAG, MIR-18A
DB_ID: 668
3.35E-02
YWHAZ, CREB1
hsa_TAATGTG, MIR-323
DB_ID: 724
4.38E-02
CREB1, TGFA
Discussion
Parodontitis is een multifactoriële infectieuze inflammatoire aandoening gekenmerkt door een destructieve ontstekingsproces van invloed zijn het steunweefsel van de tand en dat resulteert in alveolaire bot hervatting, parodontale vorming pocket en uiteindelijk verlies van tanden [27] . CP is een typische ziekte die een relatief milde fenotype en een langzaam vordert en chronische aard [28] heeft. Functionele verrijking gebleken dat DEGS RP waren significant verrijkt in immuunresponsen. Bovendien persistente inflammatoire gastheer immuunreacties tegen pathogenen leidt tot de vernietiging van zachte en gemineraliseerde parodontale weefsels [29]. Volgens onze resultaten werkingsniveau bleek in deze twee soorten periodontitis expressie significante veranderingen in het immuunsysteem defensie genen in het bloed en speeksel kunnen veroorzaken. Zodra de pathogenen binnenvallen periodontale weefsels, het immuunsysteem gebruik van een aantal werkwijzen waaronder humorale immuniteit en cellulaire immuniteit tegen het voorkomen van parodontitis [30] te voorkomen. In ons onderzoek kregen we DEGS en hun overeenkomstige miRNAs in het bloed en speeksel CP patiënten. Door middel van het zoeken naar significant geassocieerd microRNAs voor het DEGS, het doelwit genen waaronder CD24
, EST1
, MTSS1
ING3
, CCND2
en SYNE2
werden gevonden. MiR-381 en miR-494 (die ING3
, CCND2 Kopen en SYNE2
doelen) (die ETS1 Kopen en MTSS1
doelen) waren de meest significant gerelateerd miRNA in het bloed en speeksel. Deze miRNAs kunnen functioneren in CP door het reguleren van hun doelgroep genen.
CD24
bleek te sterk uitgedrukt in parodontitis. De consequente hoge expressie van CD24
werd gemeld bij de epitheliale gehechtheid aan de tand en in de migrerende epitheel van de parodontitis laesie, en de titers van serum antilichamen auto-reactief zijn met CD24
peptide correleert met de vergeving van parodontitis [31]. Functionele analyse bleek dat MTSS1
, die aanvankelijk beschreven als een gen ontbreken in invasieve blaaskanker cellijnen, is een actine-bindend eiwit betrokken bij de regulatie van actine cytoskelet dynamiek. MTSS1
wordt aangetoond dat sonic hedgehog (Shh) signalering afhankelijk en synergie met de effecten van Gli transcriptiefactoren [32]. ING3
is een subeenheid van de nucleosomen van histon acetyltransferase 4 (NuA4) complex, dat genexpressie activeert. ING3
is alomtegenwoordig uitgedrukt in weefsels van zoogdieren en betreft transcriptionele regulering en controle van de celcyclus [33]. Hoewel rapporten over hun rol in de progressie van parodontitis zijn zeldzaam, speculeerden wij dat deze genen belangrijke rol kan spelen bij parodontitis. EST1
, MTSS1
, ING3
, CCND2
SYNE2
, evenals de bijbehorende miRNAs, misschien wel potentiële therapeutische doelen voor parodontitis. Het serum antilichaamtiters waren verhoogd bij alle patiënten met parodontitis in bepaalde mate [34]. De erfelijke factoren van parodontitis en snelle identificatie van gevoelige parodontitis patiënten zal bijdragen aan de preventie en behandeling van parodontitis.
Conclusies
Kortom, onze data biedt een uitgebreide bioinformatica analyse van DEGS in het bloed en speeksel van CP en RP patiënten. Een totaal van 213 DEGS in CP en 45 DEGS in RP werden geïdentificeerd. CD24
, EST1
, MTSS1
, ING3
, CCND2 Kopen en SYNE2
kan hebben het potentieel om te worden gebruikt als doelwit voor parodontitis diagnose en behandeling .; Er is echter meer onderzoek nog steeds nodig om onze bevindingen te valideren.
Notes
Highlights
1. In totaal zijn 213 DEGS in CP en 45 DEGS in RP werden geïdentificeerd in het bloed en speeksel weefsels. Pagina 2. De DEGS waren betrokken bij ribosoom antigeen verwerking en presentatie paden.
3. CD24 EST1, MTSS1, ING3, CCND2 en SYNE2 zou kunnen zijn potentiële doelwitten voor CP
Afkortingen
BP:.
Biologische vooruitgang
CAM's:
celadhesiemoleculen
CP:
chronische parodontitis
degs:
differentieel tot expressie van genen
FC:
voudige verandering
FDR:
valse ontdekking tarief
GEO:
Gene Expression Omnibus
GO:
Gene Ontology
Kobaš:
KEGG orthologie Based Annotatie System
NuA4:
nucleosomen acetyltransferase van histon 4
RP:
refractaire parodontitis
Shh:
sonic hedgehog
verklaringen
Erkenning
Dit werk werd ondersteund door subsidies van de National Natural Science Foundation of China (NO. . 81170991) logo VPRO AccessThis artikel wordt gedistribueerd onder de voorwaarden van de Creative Commons Attribution 4.0 International License (http:. //Creativecommons org /licenties /door /4. 0 /), die het mogelijk maakt onbeperkt gebruik, distributie en reproductie in elke vorm, mits u de juiste krediet aan de oorspronkelijke auteur (s) en de bron te geven, een link naar de Creative Commons-licentie, en aangeven of wijzigingen zijn aangebracht. De Creative Commons Public Domain Dedication waiver (http:. //Creativecommons org /publicdomain /zero /1 0 /) van toepassing op de ter beschikking gestelde in dit artikel, tenzij anders vermeld data
Competing. belangen
de auteurs verklaren dat ze geen concurrerende belangen en financiële belangen te onthullen. bijdragen
Authors '
BZ deelgenomen aan het ontwerp van deze studie. TL voerde de statistische analyse. HH het onderzoek heeft uitgevoerd samen met TL, en belangrijke achtergrondinformatie verzameld. BZ opstellers van het manuscript. HH bedacht van deze studie, nam deel aan het ontwerp en geholpen om het manuscript op te stellen. Alle auteurs gelezen en goedgekeurd het definitieve manuscript.
