Reglubundið MiRNA–mRNA net er tengt við ígræðsluviðbrögðum við bráðum nýrnaskaða
Mar 21, 2022
Duan Guo1,2†, Yu Fan3†, Ji-Rong Yue4*og Tao Lin3*
Tengiliður:joanna.jia@wecistanche.com
Ágrip
Bakgrunnur:Bráðnýrumeiðsli(AKI) er lífshættulegur fylgikvilli sem einkennist af hraðri hnignun á nýrnastarfsemi, sem kemur oft fram eftir ígræðsluaðgerð. Samt sem áður er sameindakerfið sem liggur að baki þróun AKI eftir ígræðslu (post-Tx) enn óþekkt. Sífellt fleiri rannsóknir hafa sýnt fram á að ákveðin míkróRNA (miRNA) gegna mikilvægu hlutverki í AKI. Í þessari rannsókn var leitast við að skýra sameindakerfin í AKI eftir Tx með því að smíða reglubundið miRNA–mRNA net.
Niðurstöður:Byggt á tveimur gagnasöfnum (GSE53771 og GSE53769), voru þrjár lykileiningar, sem innihéldu 55 mRNA, 76 mRNA og 151 miRNA, auðkenndar með því að framkvæma vegið samtjáningarkerfisgreiningu gena (WGCNA). Huga IP v4.1 var beitt til að spá fyrir um víxlverkun mRNA og miRNA lykileininga og miRNA–mRNA pörin með meira en 0.2 öryggi voru valin til að byggja upp reglubundið miRNA–mRNA net af Cytoscape . miRNA–mRNA netið samanstóð af 82 hnútum (48 mRNA og 34 miRNA) og 125 brúnum. Tvö miRNA (miR-203a-3p og miR-205-5p) og ERBB4 með hærri hnútagráður samanborið við aðra hnúta gætu gegnt aðalhlutverki í AKI eftir Tx. Að auki bentu Gene Ontology (GO) og Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) ferlagreiningu til þess að þetta net tæki aðallega þátt ínýru-/nýrnatengd virkni og PI3K–Akt/HIF-1/Ras/MAPK merkjaleiðir.
Niðurstaða:Við smíðuðum reglubundið miRNA–mRNA net til að veita nýja innsýn í þróun AKI eftir Tx, sem gæti hjálpað til við að uppgötva ný lífmerki eða lækningalyf til að auka getu til snemmbúna spá og íhlutunar og lækka dánartíðni AKI eftir ígræðslu.
Leitarorð: Bráðnýrumeiðsli, Nýrnaígræðsla, WGCNA, miRNA–mRNA net
cistanche propiedadesfyrirnýru
Bakgrunnur
Sem tegund af klínískum alvarlegum veikindum með hröðum skertri nýrnastarfsemi og háum dánartíðni,bráðnýrumeiðsli(AKI) kemur oft fram hjá ígræðsluþegum, sem gæti leitt til ígræðslubilunar og dauða [1]. Tímabær greining og meðferð skipta sköpum til að bæta horfur sjúklinga með AKI en eru nú hindraðar vegna skorts á sértækum vísbendingum fyrir snemmbúna spá, stigmatsmat og eftirlit með læknandi áhrifum. Þar sem AKI er algengasti alvarlega sjúkdómurinn á þverfaglegum sviðum, var tilkynnt um vaxandi fjölda rannsókna um AKI á undanförnum áratugum [2-4]. Hins vegar er meingerð AKI enn óljós.
MíkróRNA (miRNA) er eins konar lítið RNA sem ekki er kóðað sem inniheldur um það bil 22 kirni, sem getur tengst 3′-UTR mark-mRNAs á eftir umritunarstigi til að gegna ýmsum mikilvægum lífeðlisfræðilegum og meinalífeðlisfræðilegum aðgerðum í frumum [5 ]. Greint var frá því að miRNA eru fær um að stjórna margs konar mRNA spendýra [6], á meðan eitt mRNA gæti verið skotmark af stórum hópi miRNA, sem sýnir að hlutverk miRNA í genastjórnun ætti að vera túlkað með flóknum netkerfum [7]. Undanfarin ár hefur rannsóknum á mRNA–miRNA neti aukist veldisvísis, þar sem það er talið hjálpa til við að afhjúpa sameindakerfi ýmissa sjúkdóma, þar á meðal taugafrumuæxli [8], sykursýki af tegund 2 [9] og sjálfsprottinn innanheilablæðing [10]. Nýlegar rannsóknir hafa leitt í ljós að breytingar á tjáningu mRNA og miRNA myndu hafa áhrif á útbreiðslu og frumuddrun nýrnafrumna, sem tengjast tilkomu og þróun AKI [11, 12]. Engu að síður eru litlar upplýsingar birtar um hugsanlegt net mRNA og miRNA í AKI eftir ígræðslu.
Á tímum nákvæmnislækninga geta raðgreiningargögn með mikilli afköstum ásamt skilvirkri lífupplýsingagreiningu greint möguleg markgen og kerfi sem stuðla að framgangi AKI. Vegna genasamtjáningarnetsgreiningin (WGCNA) er aðferð sem er mikið notuð til að finna kjarnastýrikerfi sjúkdóma, þar sem hún hefur getu til að klasa genum með svipað tjáningarmynstur í einingar (þar sem kjarnastýringar eru almennt að finna) og greina tengslin á milli eininga og sérstakra eiginleika eða svipgerða [13]. Í nýútgefinni rannsókn á leghálsi í þekjuvef (CIN), var WGCNA framkvæmt til að bera kennsl á sex sjúkdómstengdar einingar, þar sem 31 frambjóðandi miðstöð gen fyrir CIN meðferð voru skimuð [14]. Lífupplýsingagreining bætir ekki aðeins skilvirkni rannsókna á líffræðilegum virkni heldur veitir einnig áreiðanlegar upplýsingar til að kanna sameindakerfi [15, 16]. Byggt á stórum gagnasöfnum bæði mRNA og miRNA tjáningarsniða í sama sjúklingi, gæti könnun á reglubundnu miRNA–mRNA netkerfi hjálpað til við að skýra sameindakerfi sjúkdómanna [17, 18].
Í þessari rannsókn voru GSE53769 (mRNA) og GSE53771 (miRNA) tjáningargagnasöfnin, í sömu röð, sett í WGCNA til að bera kennsl á lykileiningar sem tengjast post-Tx AKI. Næst var reglubundið miRNA–mRNA net smíðað til að skýra epigenetic aðferðir sem liggja að baki framvindu post-Tx AKI, og veita þar með mögulega stefnu fyrir klínískar rannsóknir í framtíðinni.
Niðurstöður
Auðkenning lykileininga sem tengjast post-Tx AKI byggð á GSE53769 gagnasafni
Samkvæmt fylgni og meðaltalstengingarreikniritum Pearsons voru 36 sýni þyrpt og sýnishornamynd og eiginleikahitakort eru sýnd á mynd 1a; við komumst að því að GSM1300317 (sem tilheyrir post-Tx PBX hópnum) var ein og sér í þyrpingu og gæti verið hugsanlega útúrsnúningur. Þess vegna var at-SNE (t-dreifður stochastic neighbour embedding) reiturinn notaður til að tryggja að þetta sýni hafi ekki áhrif á síðari greiningar. Eins og sýnt er í viðbótarskrá 2: Mynd S2, var engin augljós frávik eftir víddarminnkunina og því héldum við áfram með WGCNA. Eins og sýnt er á mynd 1b, var mjúkur þröskuldur máttur 9 valinn til að tryggja mælikvarðalausan eðli samtjáningarkerfis gena (mynd 1b). Sölurit nettengingar og samsvarandi log-log plot er sýnt í viðbótarskrá 3: Mynd S3A-B; R2 var 0,89, sem gefur til kynna að áætlaðri mælikvarðalausu svæðisfræði væri uppfyllt. Ítarlegar upplýsingar um mjúkar þröskuldar ft vísitölur, þar á meðal k, R2 og fitted R2, eru veittar í viðbótarskrá 10: Tafla S1. Tíu, í gegnum meðaltal tengsl stigveldis þyrping, genum með svipuð tjáningarmynstur var skipt í einingar (mynd 1c). Til að greina betur einingar með mismunandi tjáningarmynstri var hver eining úthlutað mismunandi litum. Eins og sést á mynd 1d var smíðað einingaklasandi dendrogram sem myndaði samtals 18 einingar. Gráa einingin innihélt genin sem ekki er hægt að tengja við hinar 17 einingarnar. Hitakort sem lýsir fylgni milli klínískra eiginleika og eininga er sýnt á mynd 1e. Meðal þessara eininga sýndi svarta einingin hæstu jákvæðu fylgnina við post-Tx AKI (P=0.002, R=0.5), en brúna einingin sýndi sterkustu neikvæðu fylgnina við post-Tx AKI (P=4e−05, R= -0,63). Þannig voru þessar tvær einingar valdar sem lykileiningar. Úthlutun mRNA í svörtum og brúnum einingum er að finna í viðbótarskrá 11: Tafla S2.
Gen-gena net og hagnýtur auðgunargreining í svörtu og brúnu einingunum
Eins og sést á mynd 2a var fylgnistuðull einingaraðildar (MM) vs. genamerkis (GS) í svörtu einingunni 0.57 með P=5.5e−38. Alls greindust 14 hub gen í svörtu einingunni, sem innihéldu CLIC5, PCOLCE2, NDNF, ESRP1, ENPEP, RASAL2, SLIT2, PSAT1, NOX4, GDA, CNTN3, CFAPP221, CA2 og ZNF311 (mynd 2b). Tíu, GO og KEGG leið auðgunargreining var gerð á genum í svörtu einingunni. Eins og sýnt er á mynd 2c, fundum við auðgaðustu GO hugtökin í flokki líffræðilegra ferla (GO-BP) vorunýruþróun, nýrnakerfisþróun og stjórnun á ERK1/2 fossi. Auðguðustu GO hugtökin í hinum flokkunum (GO-CC og GO-MF) voru apical hluti frumu- og frumuviðloðunarsameindarinnar (mynd 2d, e). Fyrir KEGG brautargreiningu voru þessi gen aðallega auðguð á MAPK boðleiðum og Raq1 boðleiðum (mynd 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 og p-gildi<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,="">
Auðkenning lykileininga sem tengjast post-Tx AKI byggð á GSE53771 gagnasafninu
Til að kanna hlutverk miRNA í post-Tx AKI, gerðum við einnig WGCNA fyrir miRNA byggt á GSE53771 gagnapakkanum. Byggingarþrep samtjáningarnetsins fyrir miRNA voru svipuð og fyrir mRNA. Sýnið dendrogram og eiginleika hitakort eru sýnd á mynd 4a. Til að tryggja skalalaust net var mjúkþröskuldurinn stilltur á 6 (mynd 4b). Sölurit nettengingar og samsvarandi log-log plot er sýnt í viðbótarskrá 3: Mynd S3C-D; R2 var 0.98, sem gefur til kynna að áætlaðri mælikvarðalausri staðfræði hafi verið uppfyllt. Ítarlegar upplýsingar um ft-vísitölur með mjúkum þröskuldi, þar á meðal k, R2 og fitted R2, eru veittar í viðbótarskrá 10: Tafla S1. Alls fundust þrjár miRNA einingar sem voru óháðar hver öðrum (mynd 4c, d). Tíu var fylgni miRNA eininga við klíníska eiginleika greind og niðurstaðan sýndi að bláa miRNA einingin var eina einingin sem hafði marktæka fylgni við post-Tx AKI (P=0.003, R= − 0,36) (Mynd 4e). Þess vegna var bláa miRNA-einingin sem samanstóð af 76 miRNA-einingum valin sem lykil miRNA-einingin fyrir síðari greiningu. Ítarlegar upplýsingar um þessi miRNA eru veittar í viðbótarskrá 11: Tafla S2.
MiRNA–miRNA netkerfi og hagnýtur auðgunargreining í bláu miRNA einingunni
Eins og sýnt er á mynd 5a var fylgnistuðull MM á móti GS í bláu miRNA einingunni 0.32 með P=5.8e−5. Samskiptanet miRNA einingarinnar sýndi að 17 hub miRNAs voru auðkennd í bláu miRNA einingunni (mynd 5b). Til að kanna frekar líffræðilegt hlutverk miRNAs í þessari einingu voru markgen þessara miRNAs notuð til að framkvæma hagnýtar auðgunargreiningu. Niðurstöður virkniskýringar eru sýndar á mynd 5c–e, sem bendir til þess að miRNA í bláu miRNA einingunni hafi verið marktækt tengd GO skilmálum lítillar GTPase miðlaðrar transduction, kirtlaþroska, umritunarstýringarvirkni og adherens mótum, sem og KEGG hlutir af MAPK merkjaleið og manna T-frumu hvítblæðisveiru 1 sýkingu.
Detailed information of differentially expressed miRNAs (defined by log2 fold change>0.1 og p-gildi<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="">
Sambyggingu af reglugerðar miRNA–mRNA net in post‑Tx AKI
Genin og miRNA sem mynduðu lykileiningarnar og miRNA lykileininguna í sömu röð voru notuð til að búa til reglubundið miRNA–mRNA netið. Alls voru 1048 spáð miRNA–mRNA pör í háöryggisflokki fengin úr miRDIP v4.1 og notuð til að smíða net með Cytoscape (viðbótarskrá 7: Mynd S7). Virka skýringin á mRNA í þessu neti er sýnd í viðbótarskrá 8: Mynd S8, sem gefur til kynna að þessi mRNA hafi aðallega tekið þátt í viðloðun frumu hvarfefnis, þróun þvagfærakerfis, heparínbindingu, kollagenbindingu, AGE-RAGE boðferil hjá sykursýki. fylgikvilla, sem og PI3K–Akt merkjaleið. Síðan, til að fá netið sem gæti gegnt lykilhlutverki í meingerð AKI eftir Tx, völdum við miRNA–mRNA pörin með meira en 0.2 öryggi til að búa til reglubundið miRNA–mRNA net (mynd . 6). Reglubundið miRNA–mRNA netið samanstóð af 82 hnútum (48 mRNA og 34 miRNA) og 125 brúnum. Eftir að hafa greint netkerfið fundum við miR-203a-3p, miR-205-5p og ERBB4 með hærri hnútagráður samanborið við aðra hnúta og magnupplýsingarnar eru gefnar upp í viðbótarskrá 12 : Tafla S3. Tíu, starfrænar greiningar leiddu í ljós að samtals 48 mRNAs var aðallega auðgað í GO skilmálum um formgerð þekjupípa, nýrnaþróun, þróun þvagfærakerfis og transhimnuviðtaka próteinkínasa (mynd 7a-c). Það voru engar marktækt auðgaðir KEGG leiðir þar sem p-gildi þeirra voru hærri en 0,05 (Mynd 7d). Til krossstaðfestingar bárum við saman núverandi niðurstöður okkar sem voru sóttar úr miRDIP gagnagrunninum við þær úr miRNet gagnagrunninum. Alls voru 75.699 miRNA–mRNA pör auðkennd eftir mínútu og 117 miRNA–mRNA pör voru skurðpunktur á milli niðurstaðna miRNet gagnagrunnsins og miRDIP gagnagrunnsins; samsvarandi eftirlitsnet er sýnt í viðbótarskrá 9: Mynd S9B. Auðgunargreiningar á 117 miRNA–mRNA pörunum sýndu að þau tóku að mestu þátt í neikvæðri stjórnun á skipulagi frumuþátta, svörun við lífrænu efni í GO-BP flokki; heilkjörnungaþýðingar upphafsþáttur 4F flókið, og kjarnahluti í GO-CC flokki; Virkni SNAP viðtaka, próteinfléttubinding, prótein týrósín fosfatasa virkni undir GO-MF flokki, sem og KEGG ferlar sem tengjast nýrnafrumukrabbameinsboðum, prólaktínboðum og NFR2- miðlaðri oxunarálagssvörun. Þar sem ofangreindar hagnýtar auðgunarniðurstöður voru byggðar á miRNA–mRNA pörum sem spáð var fyrir af bæði miRNet og miRDIP gagnagrunnum, gætu þær verið meira dæmigerðar fyrir epigenetic aðferðir sem liggja að baki post-Tx AKI.
Umræða
Post-Tx AKI er algengur fylgikvilli eftir ígræðsluaðgerð, sem einkennist af hraðri hnignun nýrnastarfsemi og mikilli dánartíðni [19]. Það er krefjandi að átta sig á besta tímanum fyrir snemmgreiningu og íhlutun eftir Tx AKI vegna skorts á sértækum vísbendingum fyrir snemmbúna spá, einkunnamat og eftirlit með virkni. Til að sigrast á slíkum vandamálum er mikilvægt að kanna meinafræði og hugsanlega lífmerkja AKI eftir Tx. Árið 2014, Wilfingseder o.fl. framkvæmdi miRNA og mRNA örfylkisgreiningu á grundvelli nýrnaígræðslu vefjasýnissýnis með AKI og greindi frekar AKI-sértæka sameindaundirskrift með því að nota mismunandi genatjáningargreiningar (DEA) [20]. Hins vegar getur DEA auðveldlega útilokað nokkur mikilvæg gen þar sem tjáningarstig þeirra breytist lítið, en gegna mikilvægu hlutverki í sjúkdómunum. Að auki er erfitt að staðfesta hvort mismunandi tjáð mRNA og miRNA í vefjasýni eftir Tx á milli stjórnunar og AKI hafi verið skyld post-Tx AKI vegna þess að Tx gæti einnig leitt til óeðlilegrar tjáningar sumra gena. Vaxandi rannsóknir sýndu fram á að upphaf og framgang allra sjúkdóma gæti ekki verið stjórnað af nokkrum genum, frekar neti margra RNA [21, 22]. Þannig að smíða RNA eftirlitsnet gæti verið efnileg stefna til að skilja þróun sjúkdóms og koma á fót nýrri meðferð [23]. Sem öflug lífupplýsingaaðferð hefur WGCNA getu til að auka einföld fylgninet með því að mæla fylgni milli einstakra genapöra, svo og að hve miklu leyti þessi gen deila sömu nágrönnum [24]. WGCNA inniheldur ekki aðeins gena sem eru tjáð með mismunandi hætti, heldur einnig gen sem eru ekki tjáð með marktækum hætti en eru samt lykilmiðlari ákveðinna klínískra eiginleika. Undanfarin ár hefur WGCNA verið beitt í fjölbreyttu úrvali manna
sjúkdómsrannsóknir til að skima lífmerki og skýra sameindakerfi sem liggur að baki sjúkdómsþróun [25, 26].
Í núverandi rannsókn, byggð á mRNA og miRNA örfylkisgagnasettum, voru þrjár einingar sem voru marktækt tengdar við AKI eftir ígræðslu auðkenndar með því að nota WGCNA. Te tan eining sem innihélt 55 mRNA sýndi marktæka neikvæða fylgni við post-Tx AKI. Margar rannsóknir greindu frá því að hár styrkur FA gæti valdið bráðu pípludrepi þar sem FA kristallar myndast í nýrnapíplum, sem leiðir til nýrnabilunar [27, 28]. Te mRNAs í tan einingunni voru aðallega þátt í ferli FA lífmyndunar, sem bendir til þess að þessi leið skýri fyrir þróun post-Tx AKI. Því næst, þar sem einingin var jákvæðasta tengd post-Tx AKI, var svarta einingin samsett úr 80 mRNA. Athyglisvert er að auðguðustu hlutir svarta einingarinnar mRNA í GO greiningu voru aðallega tengdir nýrnastarfsemi eins ognýruþróun og nýrnaþroska, sem staðfestir mikla fylgni þessarar einingar við post-Tx AKI. Fyrri rannsókn gaf til kynna að utanfrumumerkjastýrður kínasa (ERK) fossinn gegnir grundvallarhlutverki í virkjun jöfnunarviðgerðaraðferða meðan ánýrumeiðsli[29]. Rannsókn okkar sýndi að svarta mRNA-einingin voru einnig verulega auðguð á virkni ERK1/2 fosssins. Að auki bentu niðurstöður KEGG-ferilsgreiningar til þess að þessi mRNA væru nátengd MAPK-boðaleiðinni og Ras-boðaleiðinni. Það er að mestu skjalfest að MAPK ferillinn gegnir lykilhlutverki í AKI með því að stjórna nýrnabólgu, pípluskaða og frumudauða [30-32]. Það er almennt viðurkennt að MAPK/ERK leiðin sé niðurstreymis merkisameind í Ras boðleiðinni [33]. Ofangreindar niðurstöður leiddu í ljós að óeðlileg tjáning sumra gena leiðir til AKI með því að stjórna FA-lífmyndun, MAPK-boðaleið og Ras-boðaferil sem hefur áhrif á nýrnaþroska eftirnýruígræðslu.
Vaxandi tilraunagögn hafa staðfest að ákveðin miRNAs gegna mikilvægu hlutverki við uppgötvun, framvindu og inngrip AKI [34]. Amrouche o.fl. sýnt fram á að miR-146a gegnir mikilvægu hlutverki í nýrnapíplusvörun, þar sem uppstjórnun gæti takmarkað þróun AKI [35]. Fyrri rannsókn sannaði að miR-21 í þvagi væri hægt að nota sem lífmerki til að spá fyrir um þróun AKI eftir hjartaaðgerð [36]. Þar sem eina miRNA-einingin sem marktækt er tengd við post-Tx AKI í þessari rannsókn var bláa miRNA-einingin sem innihélt 151 miRNA neikvæða fylgni við post-Tx AKI. Það hefur verið almennt viðurkennt að miRNA getur stjórnað tjáningu markgena þeirra í straumi til að gegna líffræðilegum aðgerðum. Í samræmi við það spáðum við fyrir um markmið þessara miRNA með því að nota „miRNAtap“ og „multiMiR“ til að framkvæma hagnýtar athugasemdir. Það skal tekið fram að markmið miRNAs í lykileiningum voru einnig aðallega auðguð í MAPK merkjaleiðinni, sem staðfesti enn frekar mikilvægu hlutverki MAPK ferilsins í ferlinu eftir Tx AKI.
Þar að auki er nauðsynlegt að bera kennsl á reglubundið miRNA–mRNA net sem getur hugsanlega tekið þátt í meingerð post-Tx AKI þar sem hvorki gen né miRNA geta sjálfstætt stjórnað þróun post-Tx AKI. Meirihluti fyrri rannsókna hefur eingöngu einbeitt sér að miRNA eða genum til að skýra verkun AKI. Með því að nota lífupplýsingatól komum við loks á fót reglubundið miRNA–mRNA net af post-Tx AKI, sem samanstóð af 48 mRNA og 34 miR NA. Meðal þessara 82 hnúta sýndu miR-203a-3p, miR-205-5p og ERBB4 háar gráður og gætu verið miðlægar hnútar í netinu. Áhrif miR-205-5p á nýrnasjúkdóma hafa verið rannsökuð áður. Schena o.fl. greint frá því að tjáningarstig miR-205-5p væri marktæk og jákvæð fylgni við alvarleika nýrnakrabbameins og háþrýstings nýrnakölkun [37]. Tilraunarannsókn sem gerð var af Sessa og félögum hans lagði til að miR-205-5p gæti verið sameindalífmerki um nýrnaskemmdir [38]. Fáar rannsóknir hafa rannsakað hlutverk miR-203a-3p og ERBB4 í þróun AKI. Það er skjalfest að ERBB4 gæti dregið úr oxunarmóðgunum á öldruðum mesenchymal stofnfrumum með því að draga úr gildi hvarfefna súrefnistegunda (ROS) [39]. Það er vel þekkt að öll ígrædd líffæri munu verða fyrir ákveðnu stigi blóðþurrðar-endurflæðisskaða sem miðlað er af miklu ROS eftir ígræðslu og hugsanlega þróast í AKI. Við veltum því fyrir okkur að ERBB4 hafi einnig það hlutverk að stjórna ROS stigum í þróun post-Tx AKI. GO auðgunargreining á mRNA í þessu neti sýndi að þessi mRNA voru auðguð á nokkrum aðgerðum sem skipta máli fyrir nýrnaþroska. Ennfremur gaf KEGG auðgunargreiningu til kynna að þetta net tæki aðallega þátt í ýmsum leiðum sem hafa verið vel rannsakaðar, svo sem PI3K–Akt merkjaleið, HIF-1 merkjaleið, Ras merkjaleið og MAPK merkjaleið. Sýnt hefur verið fram á að flestar þessar leiðir gegna mikilvægu hlutverki í AKI [30, 40, 41]. Þessar niðurstöður sönnuðu að greining okkar var rétt framkvæmd.
Samanlagt notaði rannsóknin okkar, í fyrsta skipti, WGCNA ásamt miRDIP v4.1 greiningu til að bera kennsl á líklegast milliverkanir í heild sinni og byggja upp reglubundið miRNA–mRNA net sem tengist ígræðslusvörun í AKI, sem gaf bráðabirgðaramma og nýja skáldsögu. innsýn til að skýra sameindakerfi þróunar á post-Tx AKI. Engu að síður ber að nefna nokkrar takmarkanir þessarar rannsóknar. Í fyrsta lagi voru aðeins átta sýni eftir Tx AKI vefjasýni tekin í þessa rannsókn, sem dugði ekki til að draga alveg trúverðugar ályktanir. Í öðru lagi krefst reglubundið miRNA–mRNA netið frekari rannsókna í klínískum og sameindalíffræðitilraunum til staðfestingar. Þar sem erfitt er að finna viðurkennd gögn, voru aðrar tegundir RNA, eins og löng ókóðun RNA (lncRNA) og hringlaga RNA (circRNAs), ekki tekin með, sem gæti verið ókostur við alhliða skýringu á vélbúnaðinum sem liggur að baki post-Tx AKI þróun.
cistanche stilkur ávinningur á nýrnastarfsemi
Ályktanir
Við smíðuðum fyrst reglubundið miRNA–mRNA net sem tengist post-Tx AKI með því að nota lífupplýsingagreiningu. Niðurstöðurnar bentu til þess að tvö miRNA (miR-203a-3p og miR-205-5p) og ERBB4 gætu gegnt lykilhlutverki í post-Tx AKI og líffræðilegri virkni eftirlits miRNA. –mRNA net var auðgað á nýrna-/nýrnatengdri starfsemi og PI3K–Akt/HIF-1/Ras/MAPK merkjaleiðum. Þessi rannsókn veitir yfirgripsmikið sjónarhorn á eftirlitsnetum til að auka skilning á sameindakerfi í AKI eftir Tx. Við vonum að núverandi rannsókn muni vera gagnleg til að uppgötva ný lífmerki eða lækningalyf til að auka getu til snemmbúna spá og íhlutunar og draga úr dánartíðni AKI eftir ígræðslu.
Aðferðir
Hönnun náms og gagnaöflun
Heildarhönnun þessarar rannsóknar er sýnd í viðbótarskrá 1: Mynd S1. Öll gjaldgeng örfylkisgögn voru hlaðið niður úr Gene Expression Omnibus (GEO) gagnagrunninum (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/). GSE53769 gagnasafn er mRNA tjáningargagnasett sem var framkvæmt með því að nota Affymetrix GeneChip® Human Gene 2.0 ST Array; GSE53771 gagnasafn er miRNA tjáningargagnasafn sem var greint með Affymetrix GeneChip® miRNA 3.0 fylki. Þessi tvö gagnasöfn samanstóð bæði af 18 núllstunda og 18 vefjasýnissýnum eftir ígræðslu (Tx) frá 18 nýrnaþegum (átta með bráða pípludrep án höfnunar skilgreind sem AKI og tíu samskiptasýnasýni án meinafræði (PBX) skilgreind sem viðmiðunarhópur) og voru lögð fram af Wilfingseder og félögum [20]. Þessum sýnum var skipt í fjóra hópa, þ.e. Zero-hour AKI, Zero-hour PBX, post-Tx AKI og post-Tx PBX. Gagnasöfnin tvö voru hvort um sig notuð til að smíða samtjáningarnetið, þar sem hægt var að bera kennsl á lykil mRNA/miRNA einingar sem tengjast post-Tx AKI, sem gerir kleift að byggja upp miRNA–mRNA eftirlitsnet sem knýr framgang post-Tx AKI .
Uppbygging samtjáningarneta
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), var fyrst ákvarðað. Næst var byggt upp mælikvarðalaust samtjáningarnet byggt á aðliggjandi fylki. Aðliggjandi fylki var fengið með formúlunni: Adjacencyk,j=kork, j- , þar sem k og j samsvara tveimur handahófskenndum genum og er notað til að undirstrika sterka líkingu k og j, sem tryggði að genapar með litlum líkindum verður sleppt við áfangaverkefni. Tíu, aðliggjandi fylki var breytt í topological overlap matrix (TOM). Með því að nota TOM-undirstaða mismununarmælikvarða var genatré dendrogram myndað með meðaltali tengingar stigveldis þyrping, og genum með svipuð tjáningarmynstur voru flokkuð í mismunandi einingar (lágmarkseiningsstærð var stillt á 30).
cistanche herbagetur meðhöndlaðnýrusjúkdómurbætanýrnastarfsemi
Greining á mikilvægum fylgnieiningum
Eigingen í einingum (MEs), sem draga saman genatjáningarmynstur sem eitt einkennandi tjáningarsnið innan tiltekinnar einingu, voru notuð til að meta hugsanlega fylgni gena með mismunandi eiginleika til að ákvarða mikilvægi hverrar einingu. Genamarktekt (GS) táknaði fylgni milli gena og mismunandi klínískra eiginleika, og meðaltal GS allra gena í einingu var skilgreint sem einingamarktekt (MS), gefið upp sem MS {{0}}}n- ni{ {2}}GSi (n=fjöldi gena í einingu). Eftir útreikning á Pearson fylgni milli MEs og klínískra eiginleika, voru einingarnar með hæsta jákvæða eða lægsta neikvæða R (fylgnistuðulinn) með post-Tx AKI með fylgni p-gildi cutoff upp á 0,05 skilgreind sem lykileiningar. Við fylgdum stöðluðu verkflæðinu sem höfundar WGCNA [13] mæltu með og p-gildi leiðrétting fyrir margfeldispróf var ekki framkvæmd þar sem Pearson stuðullinn R og fylgni p-gildi nægja fyrir marktækt val á einingum [13]. Styrkur litarins í hitakortinu gaf til kynna styrk fylgninnar. Til að rannsaka lykileiningu betur var fylgni einingargena greind og víxlverkunarnet gena og gena var sjónrænt með netgreiningartækinu Cytoscape v3.7.2 [42]. Í þessu neti voru genin með mikla gráðu, sem innihéldu mjög samtengda hnúta í einingunni, talin miðstöð gen. Þessi miðstöð gen voru greind með því að framkvæma greininguna með MCODE viðbótinni í Cytoscape.
Afturgulatory miRNA–mRNA neitwork cástructiá
Með því að nota miRDIP v4.1 nettólið fengust víxlverkanir milli einingar genanna og miRNA. Tíu, miRNA–mRNA pörin með mikla spádómsöryggi voru valin til að byggja upp miRNA–mRNA eftirlitsnet með því að nota Cytoscape v3.7.2. Til að staðfesta niðurstöður okkar voru miRNA–mRNA milliverkanir einnig sóttar úr miRNet gagnagrunninum.
Functiál isrichmist analysis
Til að skilja frekar hugsanlega virkni auðkenndu gena var auðgunargreining á Gene Ontology (GO) og Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) ferilgreiningu framkvæmd með því að nota R pakkann "þyrpingarrúllu" [44]; í sumum tilfellum (viðbótarskrá 4: S4A, viðbótarskrá 5: S5A, viðbótarskrá 6: S6A og viðbótarskrá 9: S9C), var aðgerðin TCGAanalyze_ EAcomplete keyrð í TCGAbiolinks bókasafninu. Í þessari rannsókn voru niðurstöður GO skilmála og KEGG ferla með Benjamini–Hochberg (BH) leiðréttP-gildi á<0.05 were="" considered="" to="" be="" significantly="">
Cistanche tubulosa kemur í veg fyrir nýrnasjúkdóm, smelltu hér til að fá sýnishornið
Vísances
1. Abu Jawdeh BG, Govil A. Bráður nýrnaskaði í ígræðslu: mismunagreining og áhrif á heilsu og heilsugæslu. Adv Chronic Kidney Dis. 2017;24(4):228–32.
2. Cooke WR, Hemmilä UK, Craik AL, Mandula CJ, Mvula P, Msusa A, o.fl. Tíðni, orsök og niðurstöður bráðs nýrnaskaða sem tengjast fæðingarhjálp í Malaví: framsýn athugunarrannsókn. BMC Nephrol. 2018;19(1):25.
3. Solé C, Pose E, Solà E, Ginès P. Lifrarheilkenni á tímum bráða nýrnaskaða. Lifur Int Of J Int Assoc Study Lifur. 2018;38(11):1891–901.
4. Ostermann M, Liu K. Pathophysiology of AKI. Best Practice Res Clin Anaes- jarðveginn. 2017;31(3):305–14.
5. Saliminejad K, Khorram Khorshid HR, Soleymani Fard S, Ghafari SH. Yfirlit yfir microRNA: líffræði, virkni, meðferð og greiningaraðferðir. J Cell Physiol. 2019;234(5):5451–65.
6. Friedman RC, Farh KK, Burge CB, Bartel DP. Flest mRNA spendýra eru varðveitt markmið mRNA. Genome Res. 2009;19(1):92–105.
7. Pan X, Wenzel A, Jensen LJ, Gorodkin J. Erfðamengi-breiður auðkenning á þyrpingum af spáð míkróRNA bindistöðum sem microRNA svampa frambjóðendur. PLoS EINN. 2018;13(8):e0202369.
8. Chen B, Hua Z, Qin X, Li Z. Innbyggt örfylki til að bera kennsl á hub miRNAs og smíðað miRNA-mRNA net í taugafrumukrabbameini með lífupplýsingagreiningu. Neurochem Res. 2020.
9. Liu HM, Huang Y, Li L, Zhang Y, Cong X, Wu LL, o.fl. MicroRNA-mRNA tjáningarsnið og starfrænt net kirtilsins undir kjálka í db/db músum með sykursýki af tegund 2. Arch Oral Biol. 2020;120:104947.
10. Iwuchukwu I, Nguyen D, Beavers M, Tran V, Sulaiman W, Fannin E, o.fl. MicroRNA eftirlitsnet sem lífmerki seint flog hjá sjúklingum með sjálfsprottna innanheilablæðingu. Mol Neurobiol. 2020;57(5):2346–57.
11. van Zonneveld AJ, Rabelink TJ, Bijkerk R. miRNA-samræmd net sem vænleg lækningaleg markmið fyrir bráða nýrnaskaða. Am J Pathol. 2017;187(1):20–4.
12. Wu J, Li DD, Li JY, Yin YC, Li PC, Qiu L, o.fl. Greining á microRNA-mRNA netum sem taka þátt í skaða á nýrnapíplum þekjufrumum af völdum cisplatíns. Eur J Pharmacol. 2019;851:1–12.
13. Langfelder P, Horvath S. WGCNA: R pakki fyrir vegið fylgni netgreiningu. BMC Bioinform. 2008;9:559.
14. Zhang X, Bai J, Yuan C, Long L, Zheng Z, Wang Q, o.fl. Lífupplýsingagreining og auðkenning hugsanlegra gena sem tengjast meingerð leghálskirtilsæxla. J Krabbamein. 2020;11(8):2150–7.
15. Li J, Lu L, Zhang YH, Xu Y, Liu M, Feng K, o.fl. Auðkenning á hvítblæðisstofnfrumutjáningu undirskriftum í gegnum Monte Carlo lögun valstefnu og stuðning vektor vél. Krabbamein Gene Ther. 2020;27(1–2):56–69.
16. Pan X, Zeng T, Yuan F, Zhang YH, Chen L, Zhu L, o.fl. Skimun á metýleringareinkennum og genaaðgerðum sem tengjast undirtegundum ísósítrat dehýdrógenasa-stökkbreytinga glioma. Front Bioeng Biotechnol. 2019;7:339.
17. Shen M, Song Z, Wang JH. microRNA og mRNA snið í amygdala eru tengd þunglyndi af völdum streitu og seiglu hjá ungum músum. Sállyfjafræði. 2019;236(7):2119–42.
18. An T, Song Z, Wang JH. Sameindakerfi verðlaunameðferðar sem dregur úr langvarandi streitu af völdum þunglyndislíkrar hegðunar metin með raðgreiningu miRNA og mRNA í miðlægum framhliðarberki. Biochem Biophys Res Commun. 2020;528(3):520–7.
19. Zuk A, Bonventre JV. Bráður nýrnaskaði. Annu Rev Med. 2016;67:293–307.
20. Wilfingseder J, Sunzenauer J, Toronyi E, Heinzel A, Kainz A, Mayer B, et al. Sameindasjúkdómsmyndun bráðs nýrnaskaða eftir ígræðslu: mat á mRNA og miRNA sniði heils erfðaefnis. PLoS EINN. 2014;9(8):e104164-e.