Kísérleti
és terápiás
Orvosság

  • Journal Home
  • Jelenlegi probléma
  • Közelgő kérdés
  • Legolvasottabb
  • Legtöbbször idézett (dimenziók)
    • Az elmúlt két év
    • Teljes
  • Legtöbbször idézett (CrossRef)
    • Az elmúlt év 0
    • Teljes
  • Közösségi média
    • Múlt hónap
    • Múlt év
    • Teljes
  • Archívum
  • Információ
  • Online benyújtás
  • Információ a szerzőknek
  • Nyelv szerkesztése
  • Információ a bírálók számára
  • Szerkesztési irányelvek
  • Szerkesztőbizottság
  • Célok és hatály
  • Kivonatolás és indexelés
  • Bibliográfiai információk
  • Információ a könyvtárosoknak
  • Információ a hirdetők számára
  • Újranyomtatások és engedélyek
  • Lépjen kapcsolatba a szerkesztővel
  • Általános információ
  • A Spandidosról
  • Konferenciák
  • Munkalehetőségek
  • Kapcsolatba lépni
  • Felhasználási feltételek
  • Szerzői:
    • Ling Li
    • Guangyu Wang
    • Ning Li
    • Haiyan Yu
    • Jianping Si
    • Jiwen Wang

  • Ezt a cikket a következők említik:

    Absztrakt

    Bevezetés

    Az elhízás olyan betegség, amelyben a felesleges testzsír bizonyos mértékig felhalmozódott, és az érintett személyeknél csökkenhet a várható élettartam és megnőhetnek az egészségügyi problémák (1). A gyermekek elhízása egészségügyi problémává válik a fejlett és a fejlődő országokban (2,3). Az elhízást genetikai, viselkedési, társadalmi, kulturális, metabolikus és fiziológiai tényezők kombinációja okozza (4). A gyermekek elhízása növeli bizonyos betegségek, például hiperlipidémia, inzulinrezisztencia és magas vérnyomás valószínűségét (5). Az elhízással járó fiziológiai mechanizmusokat mélyrehatóan megvizsgálták (6), de az elhízásban szerepet játszó bizonyos kulcsfontosságú molekuláris mechanizmusokat továbbra is azonosítani.

    elhízásával

    A GSE29718 mikroszkóp adatait korábban használták a 2-es típusú cukorbetegség és az elhízás közötti összefüggések feltárására (16), vagy az elhízás és a vastagbélrák közötti összefüggés molekuláris mechanizmusainak kimutatására (17). Jelen tanulmány azonosította az elhízott gyermekek differenciálisan expresszált génjeit (DEG) a sovány gyermekekénél a GSE29718 mikroarray adatai alapján. Ezután elvégeztük a DEG funkcionális dúsítási elemzését. Ezenkívül létrejött egy fehérje-fehérje interakció (PPI) hálózat, és elemezték az elhízáshoz kapcsolódó fontos géneket. Jelen tanulmány célja a gyermekek elhízásával járó kritikus gének vagy utak azonosítása volt, és feltárta a lehetséges mögöttes molekuláris mechanizmusokat.

    Anyagok és metódusok

    Affymetrix mikroarray adatok

    A Tam et al. (18) által letétbe helyezett GSE29718 tömb adatkészletet a Gene Expression Omnibus adatbázisból (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/) töltötték le. Az adatkészlet 5 zsigeri zsírszövet mintát és 15 szubkután zsírszövet mintát tartalmazott gyermekektől. A későbbi elemzéshez csak 7 elhízott és 8 sovány gyermek szubkután zsírszövet-mintáját használták. A tömbadatok a GPL6244 Affymetrix Human Gene 1.0 ST Array platform transzkripciós (gén) változatán alapultak (Affymetrix Inc., Santa Clara, Kalifornia, USA).

    Adatok előzetes feldolgozása

    A nyers adatokat a robusztus multiarray átlag (19) algoritmus előzetesen feldolgozta oligo (20) alkalmazásával a Bioconductor R szoftverében (Seattle, Washington). Az előfeldolgozás folyamata magában foglalta a háttérkorrekciót, a normalizálást és a génexpresszió számítását. Végül összesen 18 977 génexpressziós értéket kaptunk.

    DEG elemzés

    Az elhízott gyermekek mintáinak DEG-jeit a sovány gyermekekből származó mintákkal összehasonlítva a Bioconductor limma csomagjával (21) elemeztük. A DEG-ek P-értékeit úgy számítottuk ki, hogy az elemzési folyamat során a limma csomagban lévő párosítatlan Student-féle t-tesztet (22) alkalmaztuk. | log 2 FC | ≥0,4 és P 0,4 értéket állítottak be küszöbértékként ebben a vizsgálatban. A PPI hálózatokat a Cytoscape szoftverrel építettük (27). Ezenkívül a nagyobb interakciójú csomópontokat hub-csomópontoknak tekintették.

    Az elhízáshoz kapcsolódó fontos gének és transzkripciós faktorok elemzése

    Az összehasonlító toxikogenomikai adatbázis (CTD) (30) egy olyan eszköz, amelyet a gének és fehérjék különböző fajokra vonatkozó adatainak formalizálására, harmonizálására és központosítására használnak. Jelen tanulmány azt értékelte, hogy az azonosított DEG-ek közül valamelyik marker gént korábban felsorolták-e az elhízás markereiként a CTD adatbázisban. A CTD-ben bemeneti kulcsszóként az „elhízást” használták. Ezt követően az iRegulon (31) cytoscape plugint alkalmaztuk a marker géneket szabályozó transzkripciós faktorok elemzésére. Az iRegulon a cisz-szabályozó szekvencia analízissel tervezi meg az együtt expresszált génkészlet mögött álló transzkripciós szabályozó hálózatot. Integrálja a transzkripciós faktor információt olyan adatbázisokból, mint a Transfac, Jaspar, Encode, Swissregulon és Homer, és a genom egészére kiterjedő rangsorolással és helyreállítással detektálja a dúsított transzkripciós faktor motívumokat és közvetlen célpontjaik optimális halmazait. A paraméterbeállítások a következők voltak: Az ortológ gének minimális azonossága = 0,05 és a motívum-hasonlóság maximális hamis felfedezési aránya = 0,001. A kimeneti eredmény a Normalizált Dúsítási Pontszám (NES) volt. Minél magasabbak voltak a pontszámok, annál megbízhatóbbak voltak az eredmények. A transzkripciós faktorokat és a cél génpárokat NES> 5 értékkel választottuk ki.

    Eredmények

    DEG elemzés

    Amint az a 2. ábrán látható. Az 1. ábrán az elhízott gyermekek mintáiból összesen 199 DEG-t (79 felfelé és 120 lefelé szabályozott gént) azonosítottak, összehasonlítva a sovány gyermekek P 2 FC-vel | ≥0,4. Az újraszabályozott gének átlagos log 2 FC értéke 0,585, a leszabályozott géneké pedig –0,558.

    1.ábra.

    A differenciálisan expresszált gének hőtérképe. A zöld szín alacsonyabbat, a piros szín pedig magasabb kifejezési szintet képvisel. A fekete szín nem mutat differenciális kifejezést.

    GO és útdúsítási elemzések

    GO, KEGG útvonal és reaktóm út elemzéseket végeztünk felfelé és lefelé szabályozott DEG-ekre. A szabályozott DEG-ek főként az extracelluláris tér, az immunválasz és az immunrendszer folyamatának GO-val gazdagodtak (I. táblázat). Ezenkívül a mátrix metalloproteinázok 9 (MMP9) jelentősen gazdagodtak az immunrendszer folyamatainak útvonalaiban. A lefelé nem szabályozott DEG-k főként a rendszerfolyamat és a ciklikus guanozin-monofoszfát (cGMP) által gátolt ciklikus nukleotidok szabályozásához kapcsolódtak (I. táblázat).

    I. táblázat.

    Differenciálisan expresszált gének GO elemzése (P [i] BP, biológiai folyamat; CC, sejtkomponens; MF, molekuláris funkció; GO, gén ontológia; cGMP, ciklikus guanozin-monofoszfát).

    Az uregegulált DEG-ek jelentősen dúsított KEGG-útvonalai a sejtadhéziós molekulák és a fagoszóma voltak (IIA. Táblázat). A lefelé szabályozott DEG-ek jelentősen gazdagított KEGG-útjai a nitrogén-anyagcsere és a propanoát voltak (IIA. Táblázat). Az uregulált DEG-ek jelentősen dúsított reaktóm útjai az immunrendszer és az adaptív immunrendszer voltak (IIB. Táblázat). A szubregulált DEG-ek által jelentősen dúsított reaktómavonalakat retinsav és cGMP hatások jelezték (IIB. Táblázat).

    II. Táblázat.

    [i] KEGG, Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes; cGMP, ciklikus guanozin-monofoszfát; PI3K, foszfoinozidid-3 kináz; SCF, őssejt-faktor.

    PPI hálózati elemzés

    A STRING adatbázis alapján összesen 103 csomópontot és 147 fehérjepárt kaptunk> 0,4 ​​PPI-pontszámmal (2. ábra). A DEG által kódolt fehérjék kölcsönhatásai nem voltak feltűnőek. Azok a fehérjék, amelyek szorosan kapcsolódtak más fehérjékhez, interakciós fokuk ≥10, az MMP9 (fok = 16), az acetil-CoA karboxiláz β (ACACB; fok = 13), a MET proto-onkogén, a tirozin-dináz receptor (MET; fok = 11) és von Willebrand-faktor (VWF; fok = 10). Irodalom bányászatot végeztek 8 gén esetében, nagyfokú interakcióval a hálózatokban. A 8 gén együttes idézési hálózatát a közölt szakirodalomban az 1. és 2. ábra szemlélteti. A 3A. Ábrát és a korábbi vizsgálatok által ezekre a génekre vonatkozó eredményeket a III. Táblázat mutatja. Ennek a 8 génnek az irodalomban közölt dúsulási elemzésének jelentős eredményeit az 1. és 2. ábra szemlélteti. A 3B, és a dúsítást olyan szempontok alapján azonosítottuk, mint az 1. fehérje megkötése, a reaktív oxigénfajok és a kináz aktivitása.

    2. ábra.

    Differenciálisan expresszált gének fehérje-fehérje interakciós hálózata. A vörös csomópontok a fel nem szabályozott, a zöld csomópontok pedig a nem szabályozott géneket jelentik.

    3. ábra.

    (A) Korábbi vizsgálatok szerint 8 magasabb expressziós fokú gén ko-citációs hálózata. Az összekötő vonalakon szereplő számok jelzik az idézett tanulmányok számát. (B) E 8 gén jelentős dúsítási eredményei a korábbi vizsgálatokból. MMP, mátrix metalloproteináz; ACACB, acetil-CoA karboxiláz β; VEGFA, vaszkuláris endoteliális növekedési faktor a; VWF, von Willebrand faktor; AR, androgén receptor; IRF, interferon szabályozó faktor.

    III. Táblázat.

    A jelen tanulmány által az irodalomban azonosított gének.

    III. Táblázat.

    A jelen tanulmány által az irodalomban azonosított gének.

    Gén ko-gének (n) Ko-idézetek (n) Összesen (n)
    MMP9 4 22. 18 527-es leggyakoribb
    ITGB2 1 1 6736-os leggyakoribb
    ALOX5 1 1 325
    CD86 1 1 7281-es leggyakoribb
    S100A4 1 16. 977
    AR 1 1 13 054. a leggyakoribb
    HP 1 1 6.963. Leggyakoribb
    LCP1 1 1 289
    CHI3L1 1 4 729
    CYBB 1 2 2048-ik leggyakoribb
    IRF1 1 2 1885. a leggyakoribb

    [i] MMP, mátrix metalloproteináz; AR, androgén receptor; IRF, interferon szabályozó faktor; ITGB2, integrin β2; ALOX5, arachidonát-5-lipoxigenáz; S100A4, S100 kalciumkötő fehérje A4; HP, haptoglobin; LCP1, limfocita citoszol fehérje 1; CHI3L1, kitináz 3-szerű 1; CYBB, citokróm B-245 β lánc. A ko-gének jelzik a kapcsolt gének számát. A társidézetek jelzik az ezzel a génnel az irodalom bányászatából idézett más gének számát.

    Az elhízáshoz kapcsolódó marker gének és transzkripciós faktorok elemzése

    A CTD-ben felsorolt, összesen 11 korábban elhízás marker gént, köztük az ACACB, az MMP9, a glutamát-ammónia ligáz és a ferritin könnyű polipeptidet azonosítottuk a jelen vizsgálat DEG-i között. Ennek a 11 génnek az expressziós szintjét az elhízott és sovány gyermekek mintáiban az 1. és a 2. ábra mutatja. 4A.

    4. ábra.

    (A) 11 marker gén expressziós szintje elhízott és sovány gyermekek mintáiban, amelyeket elhízáshoz kapcsolódó marker génekként soroltak be az összehasonlító toxikogenomikai adatbázisban. (B) A marker gének szabályozó transzkripciós faktor hálózata. MMP, mátrix metalloproteináz; ACACB, acetil-CoA karboxiláz β. A vörös csomópontok a szabályozatlan géneket, a zöld csomók a szabályozatlan géneket, a sárga csomók pedig a szabályozó tényezőket jelentik. EP300, E1A-kötő fehérje P300; FOXA3, villás doboz A3; SRY, nemet meghatározó régió; HSD11B1, hidroxi-szteroid-11-p-dehidrogenáz 1; ALDH6A1, aldehid-dehidrogenáz 6 családtag A1; PFKFB3, 6-foszfofrukto-2-kináz/fruktóz-2,6-bifoszfatáz3; GLUL, glutamát-ammónia ligáz; CTSS, katepszin S; CIDEA, sejthalált kiváltó DFFA-szerű effektor A; FTL, ferritin könnyű lánc; VDR, D-vitamin receptor; SRF, szérum válasz faktor; GCM1, glia sejtekből hiányzik az 1. homológ; SNAI2, Csiga család transzkripciós represszora 2.

    Ezen marker gének transzkripciót szabályozó hálózatát az 1. és 2. ábra szemlélteti. 4B. Az 5-ös NES-pontszámú transzkripciós faktorok EP300 (E1A Binding Protein P300, NES = 6.63), FOXA3 (Forkhead Box A3, NES = 6.286), SRY (Y-t meghatározó nemi régió, NES = 6.11), SNAI2 (NES = 5.925) ), SRF (szérum válaszfaktor, NES = 5,64), MAFA (MAF BZIP transzkripciós faktor A, NES = 5,464), GCM1 (gliale sejtek hiányzó homológ 1, NES = 5,157) és VDR (D-vitamin (1,25-Dihidroxi-D3-vitamin) )) Receptor, NES = 5.115).

    Vita

    Ebben a tanulmányban összesen 199 DEG-t (79 felfelé és 120 lefelé szabályozott gént) azonosítottak elhízott gyermekek mintáiban, összehasonlítva a GSE29718 tömb adathalmaz sovány gyermekeitől származó mintákkal. Az eredmények arra utaltak, hogy az MMP9 és az ACACB nagyfokú interakciót folytatott a PPI hálózatban, és elhízott gyermekeknél marker gének voltak. Ezenkívül a szabályozott DEG-ek jelentősen gazdagodtak az immunrendszer reaktóm útvonalaiban, és a GO-BP kategória különféle kapcsolódó kifejezéseiben, magasabb P-értékekkel. Továbbá, az MMP9, egy szabályozott DEG, gazdagodott a GO-BP kategória immunrendszeri folyamataival.

    Az MMP-k, a cink-függő endopeptidázok családja, csökkentik az alapmembránok és az extracelluláris mátrix összetevőit. Egy korábbi tanulmány kimutatta, hogy az MMP9 szabályozva van elhízott gyermekeknél (32). Florys és munkatársai (33) az MMP9 szintjének emelkedéséről számoltak be elhízott, 1-es típusú diabetes mellitusban szenvedő gyermekeknél. Ezenkívül az MMP9 jelentős szerepet játszik a zsírsejtek és a zsírszövet tágulásában (34). Felvetődött, hogy az MMP9 által átalakított extracelluláris mátrix szabályozta az adipocita differenciálódást, ami az elhízás előrehaladását eredményezte (35). Ezenkívül az MMP9 gén promoter C-1562 T polimorfizmusa elhízás kialakulásához vezethet (35). Jelen tanulmányban az MMP9-et, amelynek a legmagasabb szintű interakciója volt a PPI-hálózatban, elhízott gyermekeknél markergénként azonosították. Így a jelen tanulmány eredményei összhangban vannak az előzőekkel, és azt sugallják, hogy az MMP9 kulcsgén lehet a gyermekek elhízásával.

    Ezenkívül az ACACB-t, amelynek szintén nagyfokú interakciója volt a PPI-hálózaton, jelen tanulmányban a gyermekek elhízásával járó marker génként azonosították. Az ACACB, az ACAC egyik izoformája, részt vesz a zsírsav oxidációjában (36,37). Az ACACB allél variánsai az elhízással társulnak (38). Egy korábbi tanulmány kimutatta, hogy a testzsír a metabolikus adaptáció mechanizmusaként működhet, és jelként csökkentheti az ACACB expresszióját a zsírszövetben (39). Ezenkívül az ACACB rs2268388 polimorfizmusai súlyos elhízással társulnak, és az ACACB jelentős szerepet játszik az energia-anyagcserével kapcsolatos rendellenességekben, például az elhízásban (38). Ezenkívül az ACACB részt vesz a triglicerid szintézisben, és az egyedüli izom triglicerid tartalma nagyobb volt elhízott, mint sovány egyéneknél (40,41). Ezért az ACACB kulcsgén lehet az elhízással.

    Jelen tanulmány eredményei azt mutatták, hogy az MMP9, az ACACB és az immunrendszer útvonalai fontos szerepet játszhatnak a gyermekek elhízásában. Manco és mtsai (47) szerint a tömeges fogyás hatással van a veleszületett immunrendszerre a kórosan elhízott nőknél. Laimer és munkatársai (48) jelezték, hogy az elhízott nők súlyvesztése az MMP9 csökkenésével jár. Így az MMP9 és az immunrendszer útjai szintén jelentős szerepet játszhatnak a felnőttek elhízásában. Legjobb tudásunk szerint azonban egyetlen korábbi tanulmány sem találta azt, hogy az ACACB közvetlenül összefüggene a felnőttkori elhízás kialakulásával, és ezért ennek a génnek nincs közvetlen jelentősége a felnőttek elhízásában. Az ACACB eltérően fejezhető ki a gyermekek elhízásában a felnőttkori elhízáshoz képest, amelyet a jövőbeni vizsgálatok során még tisztázni kell. A gyermekek és a felnőttek elhízásához kapcsolódó gének és utak, valamint azok különbségei továbbra is teljes körű megvilágításra szorulnak.

    Összegzésképpen elmondható, hogy az MMP9, az ACACB és az immunrendszer útvonalai jelentős szerepet játszhatnak a gyermekek elhízásában. A gyermek elhízáshoz kapcsolódó legfontosabb gének és utak további vizsgálata azonban szükséges. Ezenkívül meg kell tisztázni a felnőttkori elhízás molekuláris mechanizmusait, és össze kell hasonlítani őket a gyermekkori elhízás mechanizmusaival a közöttük lévő különbségek azonosítása érdekében.

    Köszönetnyilvánítás

    Ezt a tanulmányt a Taishan Tudósok Különleges Alapítványa támogatta (támogatás száma: Ts20110814) és a Shandong tartomány tudományos és technológiai programjának projektje (támogatás száma: 2014GSF118179).

    Hivatkozások

    Haslam DW és James WP: Elhízás. Gerely. 366: 1197–1209. 2005. Cikk megtekintése: Google Scholar: PubMed/NCBI