periodontite crônica e refratária da arte abstracta
Fundo
Este estudo teve por objetivo identificar genes representativos característicos através de uma análise comparativa dos perfis de expressão genética no sangue e saliva de periodontite crônica ( PB) e pacientes com periodontite do refratário (RP) para fornecer novas estratégias de tratamento que podem ser úteis no tratamento de diferentes formas de periodontite.
Métodos
GSE43525 foi baixado a partir Gene Expression Omnibus. No conjunto de dados, treze amostras eram de sangue, incluindo 4 controles, 4 CP e 5 amostras de RP, e dez amostras eram de saliva, incluindo 3 controles, 4 CP e 3 amostras de RP. Depois de comparar as amostras de CP e Rp, genes diferencialmente expressos (degs) entre estes dois tipos de periodontite em amostras de sangue e saliva foram identificados por um pacote limma. Então, análises de enriquecimento e funcionais da via foram realizadas por DAVID e Kobas, respectivamente. Os miRNAs significativamente associados em CP e RP foram pesquisadas pelos WebGestalt.
Resultados
No total, foram identificados 213 degs em CP e 45 degs em RP. enriquecimento funcional mostrou que os degs de PB foram enriquecidas principalmente no ribossoma e regulação de vias relacionadas com apoptose no sangue, bem como a saliva, enquanto os degs de RP foram significativamente enriquecidas nas respostas imunes e resposta a vias relacionadas com a substância orgânica. Vários miRNAs, como miR-381 e miR-494, foram identificados como sendo intimamente associada com CP. Além disso, CD24
, EST1
, MTSS1
, ING3
, CCND2 Comprar e SYNE2
pode ser potenciais alvos para o diagnóstico e tratamento da CP.
Conclusão
os degs e miRNAs identificados podem ser potenciais alvos para o tratamento de periodontite crônica e refratária.
Palavras-chave
periodontite crônica periodontite refractária Saliva sangue análise funcional e enriquecimento via Mirna Destaques
1. No total, 213 degs em CP e 45 degs em RP foram identificados em tecidos de sangue e saliva. Página 2. Os degs estavam envolvidos em vias de processamento de antigénio e de apresentação de ribossomas.
3. CD24 EST1, MTSS1, ING3, CCND2 e SYNE2 poderia ser alvos potenciais para CP.
Fundo
Nos últimos anos, as doenças periodontais têm se tornado um problema de saúde em todo o mundo. As doenças periodontais são doenças infecciosas causadas por bactérias na placa dentária [1]. periodontite crônica (PB) é a destruição inflamatória das estruturas de sustentação do dente que, se não tratada, pode levar à perda do dente [2, 3]. CP afecta cerca de 50% da população adulta e 60% da população idosa mundial [4]. CP é a doença mais prevalente e destrutiva em adultos [5]. Na maioria dos casos de periodontite, sucesso terapêutico é obtido por longos períodos de tempo [6]; No entanto, uma pequena proporção de pacientes tratados, referido como pacientes (RP) de periodontite refractária, não respondem bem à terapia convencional realizado adequadamente e continuam a mostrar perda de inserção periodontal [7, 8]. A existência de microbiota patogénicas específicas podem contribuir para a RP [9]. pacientes de RP são muito heterogéneas em termos de sua clínica, características microbiológicas e imunológicas [10].
CP encontra-se na presença de cálculo subgengival e fatores locais [11]. A patogênese da CP é multifatorial na natureza e resulta da interação entre fatores bacterianos, ambientais, imunológicos e genéticos [12]. Existe evidência crescente de que os polimorfismos em interleucina 1 (IL1), IL6, IL10, etc., pode ser associado com CP em certas populações. Várias citocinas, incluindo o factor de necrose tumoral-α-(TNF-α), IL1, IL6, IL8, molécula de adesão intercelular-1 (ICAM-1), proteína-1 quimioatraente de monócitos (MCP-1), e de granulócitos-macrófagos de colônias factor de estimulação (GM-CSF), desempenham um papel importante no processo de desenvolvimento de periodontite. O factor nuclear-kB (NF-kB) via de sinalização está envolvido em partes da resposta imunitária, tais como apresentação de antigénio, equilíbrio imunológico e a activação dos linfócitos, e é significativo na periodontite [13]. CP é iniciado e mantido na primeira linha por infecção complexo poli-microbiana, e a susceptibilidade inata do paciente é um factor crítico agora aceite que irá determinar o carácter destrutivo da doença [14]. Uma infecção intra-radicular persistindo no sistema de canal radicular apical complexa e infecção extra-radicular apresentando sob a forma de actinomicose periapical pode levar a RP [15]. Com alta incidência e as características prevalentes, o diagnóstico e tratamento da CP e RP tem sido, sem dúvida, um desafio para ambos os investigadores clínicos e clínicos.
O objetivo do presente estudo foi comparar e analisar estes dois tipos de periodontite no nível genético em sangue e amostras de saliva e de explorar o possível mecanismo de periodontite. microarrays análise biológica foi utilizado para analisar o perfil de PB e RP em diferentes fluidos biológicos expressão do gene com o objectivo de proporcionar tratamentos adicionais ea capacidade de distinguir melhor periodontite.
Métodos
dados de microarranjos
O processo de análise da pesquisa é mostrado na Fig. 1 O perfil de expressão gênica de GSE43525 [16] foi baixado Gene Expression Omnibus (GEO), que foi baseado na plataforma do HumanHT-12 V4.0 beadchip expressão. Cada conjunto de dados de expressão de perfis, que são submetidas ao banco de dados GEO principalmente pelos laboratórios em todo o mundo, inclui informações de plataforma, a informação série e informações de exemplo [17]. Um total de 13 amostras (incluindo 4 amostras de controlo, 4 amostras CP e 5 amostras RP) foram obtidos a partir do sangue e 10 amostras (incluindo 3 amostras de controlo, 4 amostras CP e 3 amostras RP) foram a partir da saliva de acordo com o site informação (http:.....? //www NCBI NLM nih gov /geo /query /acc cgi acc = GSE43525). Estas amostras foram escolhidos a partir de pacientes de diferentes sexos e idades. Todos os pacientes eram da Faculdade de Odontologia da Universidade de Toronto, Toronto, ON e forneceu consentimento informado. Em complemento, GSE43525 foi depositado por Lakschevitz et al. cujo estudo foi aprovado pelo Escritório de Ética em Pesquisa (ORE) da Universidade de Toronto (Protocolo # 25698) [16]. FIG. 1 O processo de análise de pesquisa de tecidos de sangue e saliva
Análise comparativa de amostras com periodontite crônica e refratários de sangue e saliva
De acordo com as descrições e características das amostras originais, as amostras de sangue e saliva da CP e RP pacientes foram utilizados para a análise do perfil de expressão do gene.
de pré-processamento de dados e identificação de genes expressos diferencialmente (degs)
os dados de nível de sonda foram convertidos para as medidas de expressão. Para cada amostra, os valores de todas as sondas para um dado gene de expressão foram reduzidos a um único valor tomando o valor médio de expressão e, em seguida, log2-transformação foi conduzida [18]. O modelo linear de pacote de dados de microarray (limma) em R [19] foi usada para identificar os degs de CP e RP no sangue e de saliva em comparação com controlos normais. O p
-valor & lt; 0,05 e | log de alterações dobra (FC) | & Gt; 1 foram utilizados como critérios de exclusão. Análise de enriquecimento
funcional de degs
análise enriquecimento Gene é uma estratégia analítica usando um conjunto de genes semelhantes ou relacionados, como um todo, calculando a importância global das alterações na expressão de genes para identificar se a função biológica ou propriedades mudam. Esta estratégia pode reduzir significativamente a dimensão de análise de dados e faz com que o processo de análise de mais perto a problemas biológicos, por conseguinte, este método é amplamente utilizado na tecnologia de microarray [20]. Atualmente, existem muitas ferramentas que podem fornecer análise de enriquecimento da função do gene. Entre eles, banco de dados para anotação, visualização e descoberta integrada (DAVID) é o mais popular [21]. DAVID fornece um conjunto abrangente de ferramentas de anotação funcional para os investigadores a compreender o significado biológico por trás de uma grande lista de genes. Foi realizada uma análise Gene Ontology (GO) enriquecimento em termos de progresso biológico (BP). A taxa de descoberta de falsas (FDR) & lt; 0,05 foi utilizado como critério de corte. Análise Pathway
de degs
Para entender melhor e mais estudar as funções biológicas, da Based Anotação Sistema KEGG ortologia (Kobas) [22] foi utilizado para realizar a anotação percurso e análise de enriquecimento de distribuição com base num hipergeométrico. O p
-valor & lt; 0,05 foi utilizado como o critério de corte.
Procura microARNs significativamente associados
MicroRNA (miARN) participar ampla em diversos processos biológicos e pode ser utilizado como um biomarcador para o diagnóstico de uma variedade de doenças [23, 24 ]. Utilizou-se o baseado em WEB Gene Set Analysis Toolkit (WebGestalt) para calcular a associação entre degs e miRNAs no CP e RP [25, 26]. O p
-valor & lt; 0,05 foi utilizado como o critério de corte.
Resultados Identificação de degs
depois do processamento dos dados de microarray, o pacote limma foi utilizado para rastrear os degs. Um total de 213 degs na CP (incluindo 76-regulada e 14 genes regulados negativamente no sangue, bem como 94-regulada e 29 genes regulados negativamente na saliva) e 45 degs em RP (incluindo 13-regulada e 7 genes regulados negativamente no sangue, bem como 10 sobre-regulada e 15 genes regulados negativamente na saliva) foram identificadas (Fig. 2). FIG. 2 a: Up-regulado e genes regulados negativamente no sangue e saliva de pacientes com periodontite crônica; b: Up-regulado e genes no sangue e saliva de pacientes com periodontite refratária regulada para baixo. cor preta
: genes regulados por baixo; cinzento cor
: genes regulados
Análise Funcional de enriquecimento degs
Para estudar as funções de degs em CP e RP no sangue e saliva, a análise funcional de enriquecimento de todas estas degs foram realizadas por DAVID. Os resultados mostraram que degs no sangue de pacientes com PC foi envolvido em termos BP relacionadas com a tradução (Tabela 1a). Enquanto isso, as degs no sangue de pacientes de RP foram enriquecidas principalmente em processos de resposta imune (Tabela 1B). Além disso, os degs na saliva de pacientes com PC foi principalmente envolvidos na regulação da apoptose e morte celular (Tabela 1c). Além disso, os degs em saliva de pacientes com RP foram enriquecidas principalmente nos genes responsivos a substâncias orgânicas e bactéria (1d Tabela) .table uma ontologia Gene análise enriquecimento de genes expressos diferencialmente e de crónica refractária no sangue e na saliva
a) Blood-crônica
Term
Conde
P
-valor
GO: 0006414 ~ translacional alongamento
11
8.07E-11
GO: 0006412 ~ tradução
13
9.52E- 08
GO: 0006968 ~ resposta de defesa celular
6
1.42E-05
b) Blood-refratário
Term
Conde
P
-valor
GO: 0006955 ~ resposta imune
página 4
3.16E-02
c) Saliva-crônica
Term
Contagem
P
-valor
GO: 0042981 ~ regulação da apoptose
12
2.64E-03
GO: 0043067 ~ regulação da morte celular programada
12
2.85E-03
GO: 0010941 ~ regulação da morte celular
12
2.93E-03
GO: 0008202 ~ processo metabólico esteróide
6
3.90E-03
d) Saliva refratário
Term
Conde
P
-valor
GO: 0010033 ~ resposta a substância orgânica
5
8.71E-03
GO: 0009617 ~ resposta a bactéria
Sims 3
2.13E-02
GO: 0019439 ~ processo catabólico composto aromático
2
2.34E-02
GO: 0008286 ~ receptor de insulina via de sinalização
2
4.29E-02
GO: 0045787 ~ regulação positiva de células ciclo
2
análise 6.54E-02
caminho de degs
Para entender melhor os caminhos envolvidos de cada conjunto de degs, uma análise de enriquecimento de via foi posteriormente repetido mais. Um total de 10 vias foram enriquecidas para as degs (Tabela 2). Os degs do sangue de pacientes com PC foram enriquecidos em duas vias, sendo o mais significativo ribossomo (p
= 2.24E-10), que envolveu 11 degs. Os degs no sangue de pacientes de RP foram envolvidos principalmente em cinco vias, a mais significativa das quais eram moléculas de adesão celular (CAMs). Enquanto isso, as degs em saliva de pacientes com PC foram enriquecidos na via de processamento e apresentação de antigénios. Os degs na saliva de pacientes RP estavam envolvidos em triptofano metabolismo e regulamentada-aldosterona reabsorption.Table de sódio a 2 vias O significanlty enriquecidos por genes diferencialmente expressos
a) Blood-crônica
Caminho
P
-valor
hsa03010: Ribossomo
2.24E-10
hsa05332: Graft-contra- hospedar doença
3.06E-02
b) Blood-refratário
Pathway
P viajantes - valor
hsa04514: moléculas de adesão celular (CAMs)
6.35E-03
hsa05330: Reação de rejeição
3.49E- 02
hsa05332: doença do enxerto-versus-hospedeiro
3.78E-02
hsa04940: diabetes mellitus tipo I
4,06 E-02
hsa05320: doença de tiróide auto-imune
4.92E-02
c) Saliva-crônica
Pathway
P
-valor
hsa04612: processamento e apresentação de antigénios
1.24E-02
d) Saliva refratário
Pathway
P
-valor
hsa00380: metabolismo do triptofano
4,63 E-02
hsa04960: a reabsorção de sódio regulados-aldosterona
análise de 02 4.74E-
gene miRNA-alvo
WebGestalt foi usado para analisar os miARNs relacionados em CP e RP. A Tabela 3 mostra a relação entre miARNs e degs. Sem genes alvo foram encontradas nas amostras RP; No entanto, havia 4 e 5 degs relacionadas com os miARNs no sangue e saliva de pacientes com PC, respectivamente. Descobrimos que cluster de diferenciação 24 (CD24
), esterase 1 (EST1
) e supressor de metástase 1 (MTSS1
) foram genes-alvo para CP no sangue, enquanto, inibidor do crescimento membro da família 3 ( ING3
), ciclina D2 (CCND2
) e sináptica proteína do envelope nuclear 2 (SYNE2
) foram genes-alvo para CP na saliva. Os miRNAs mais significativamente relacionada foram miR-381 (que tem como alvo ETS1 Comprar e MTSS1
) e miR-494 (que tem como alvo ING3
, CCND2 Comprar e SYNE2
) .table 3 genes-alvo e os miRNAs correspondentes em diferentes grupos
a) de sangue crônica
Mirna
ID
P viajantes - valor
genes alvo
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) Saliva crônica
Mirna
ID
genes -valor
alvo P
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
Discussão
a periodontite é uma doença inflamatória infecciosa multifatorial caracterizada por um processo inflamatório destrutivo que afeta os tecidos de suporte do dente e resultando na retomada do osso alveolar, formação de bolsa periodontal e, eventualmente, perda de dentes [27] . CP é uma doença comum que tem um fenótipo relativamente suave e uma lenta progressão e natureza crónica [28]. enriquecimento funcional mostrou que degs de RP foram significativamente enriquecidas nas respostas imunes. Além disso, as respostas imunitárias do hospedeiro persistente inflamatórios contra agentes patogénicos resulta na destruição dos tecidos periodontais moles e mineralizados [29]. De acordo com os nossos resultados, a análise mostrou que o nível funcional estes dois tipos de periodontite pode causar mudanças de expressão significativos nos genes relacionados com a defesa imunes no sangue e na saliva. Assim que os agentes patogénicos invadir o tecido periodontal, o sistema imune usa uma variedade de métodos, incluindo a imunidade humoral e imunidade celular a fim de evitar a ocorrência de periodontite [30]. Em nosso estudo, obtivemos degs e seus miRNAs correspondentes no sangue e saliva de pacientes com PC. Através procura de microRNAs associados significativamente para os degs, os genes-alvo, incluindo CD24
, EST1
, MTSS1 Comprar e ING3
, CCND2
e SYNE2
foram encontrados. MiR-381 (que tem como alvo ETS1 Comprar e MTSS1
) e miR-494 (que tem como alvo ING3
, CCND2 Comprar e SYNE2
) foram os miRNA mais significativamente relacionadas no sangue e saliva. Estes miRNAs pode funcionar na CP, regulando os seus genes-alvo.
CD24
foi encontrado para ser altamente expressa em periodontite. A elevada expressão de CD24 consistente
foi reportado na ligação epitelial para o dente e o epitélio em migração da lesão periodontite, e os títulos de soro de auto-anticorpos reactivos com CD24
péptido correlaciona-se com a remissão da doença periodontal [31]. Análise funcional revelou que MTSS1
, que foi inicialmente descrito como um gene ausente em linhas de células de cancro da bexiga invasivo, era uma proteína de ligação à actina envolvido na regulação da dinâmica do citoesqueleto de actina. MTSS1
é mostrado para ser sonic hedgehog (Shh) de sinalização dependente e sinergia com os efeitos de fatores de transcrição Gli [32]. ING3
é uma subunidade do nucleossoma acetiltransferase de histona complexo 4 (NuA4), que activa a expressão do gene. ING3
é expressa ubiquamente em tecidos de mamíferos e regula a regulação da transcrição e controlo do ciclo celular [33]. Embora relatórios sobre seus papéis na progressão da periodontite são raros, nós especulamos que esses genes podem desempenhar um papel chave na periodontite. EST1
, MTSS1
, ING3
, CCND2
e SYNE2
, bem como os seus miARNs correspondentes, podem ser potenciais alvos terapêuticos para periodontite. Os títulos de anticorpos no soro foram aumentadas em todos os pacientes com periodontite, em certa medida [34]. Os factores de susceptibilidade genética da periodontite e rápida identificação de pacientes com periodontite suscetíveis irá contribuir para a prevenção e tratamento da doença periodontal.
Conclusões
Em resumo, os nossos dados fornece uma análise bioinformática abrangente de degs no sangue e saliva de CP e pacientes de RP. Foram identificados um total de 213 degs em CP e 45 degs em RP. CD24
, EST1
, MTSS1
, ING3
, CCND2 Comprar e SYNE2
pode ter o potencial para ser usado como alvos para diagnóstico e tratamento de periodontite .; no entanto, mais pesquisas ainda são necessárias para validar os nossos resultados.
Notas
Destaques
1. No total, 213 degs em CP e 45 degs em RP foram identificados em tecidos de sangue e saliva. Página 2. Os degs estavam envolvidos em vias de processamento de antigénio e de apresentação de ribossomas.
3. CD24 EST1, MTSS1, ING3, CCND2 e SYNE2 pode ser potenciais alvos para PB
abreviações
BP:.
Progresso biológica
CAMs:
moléculas de adesão celular
CP:
periodontite crônica
degs:
genes diferencialmente expressos
FC:
dobrar mudança
FDR:
taxa de detecção falsa
GEO:
Gene Expression Omnibus
GO:
Gene Ontology
Kobas:
KEGG ortologia baseada em anotações Sistema
NuA4:
acetiltransferase nucleossomo de histona 4
RP:
periodontite refratária
Shh:
sonic hedgehog
declarações
Reconhecimento
Este trabalho foi apoiado por subsídios da National Science Foundation Natural da China (nO. . 81170991)
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concorrentes. interesses
os autores declaram que não têm interesses conflitantes e interesses financeiros para divulgar. contribuições
dos autores
BZ participaram na concepção deste estudo. TL realizada a análise estatística. HH realizou o estudo em conjunto com TL, e recolheu informações importantes. BZ redigido o manuscrito. HH concebido deste estudo, participaram do projeto e ajudou a redigir o manuscrito. Todos os autores leram e aprovaram o manuscrito final.
