periodontitis crónica y refractaria
Resumen Antecedentes
Este estudio tuvo como objetivo identificar los genes característicos representativos a través de un análisis comparativo de los perfiles de expresión génica en la sangre y la saliva de la periodontitis crónica ( CP) y los pacientes la periodontitis refractaria (RP) para proporcionar nuevas estrategias de tratamiento que pueden ser útiles en el tratamiento de diferentes formas de periodontitis.
Métodos
GSE43525 ha sido descargado de gene Expression Omnibus. En el conjunto de datos, trece eran muestras de sangre que incluye 4 controles, 4 CP y RP 5 muestras, y diez muestras de la saliva fueron incluidos 3 controles, 4 CP y 3 muestras de RP. Después de comparar las muestras de CP y RP, los genes expresados diferencialmente (DEGs) entre estos dos tipos de periodontitis en las muestras de sangre y saliva se identificaron mediante un paquete de LIMMA. Entonces, el análisis funcional y la vía de enriquecimiento se llevaron a cabo por David y KoBas, respectivamente. El miRNAs significativamente asociados en CP y RP fueron registrados por WebGestalt.
: Resultados de la En total, se identificaron 213 DEGs en CP y 45 DEGs en RP. enriquecimiento funcional mostró que los DEGs de CP se enriquecieron principalmente en ribosoma y regulación de las vías relacionadas con la apoptosis en la sangre, así como la saliva, mientras que los DEGs de RP se enriquecieron de manera significativa en las respuestas y la respuesta a las vías relacionadas con las sustancias orgánicas inmunes. Varios miRNAs, como miR-381 y miR-494, fueron identificados como estrechamente asociada con parálisis cerebral. Además, CD24
, EST1
, MTSS1
, ING3
, CCND2 Opiniones y SYNE2
podrían ser objetivos potenciales para el diagnóstico y tratamiento de la PC.
Conclusión
los DEGs y miRNAs identificados podrían ser objetivos potenciales para el tratamiento de la periodontitis crónica y refractaria.
Palabras clave
la periodontitis crónica periodontitis refractaria saliva sangre análisis funcional y enriquecimiento vía miRNA Destacados
1. En total, 213 DEGs en CP y 45 DEGs en RP fueron identificados en los tejidos de sangre y saliva. Página 2. Los DEGs estaban involucrados en las vías de procesamiento y presentación de antígenos de ribosomas. Estrellas: 3. CD24 EST1, MTSS1, ING3, CCND2 y SYNE2 podrían ser objetivos potenciales para la CP.
Antecedentes
En los últimos años, las enfermedades periodontales se han convertido en un importante problema de salud en todo el mundo. Las enfermedades periodontales son enfermedades infecciosas causadas por bacterias en la placa dental [1]. La periodontitis crónica (CP) es una destrucción inflamatoria de las estructuras de soporte de los dientes que, si no se trata, puede conducir a la pérdida de dientes [2, 3]. CP afecta a casi el 50% de la población adulta y 60% de la población de edad a nivel mundial [4]. CP es la enfermedad más prevalente y destructiva en adultos [5]. En la mayoría de los casos de periodontitis, se obtiene éxito terapéutico durante largos periodos de tiempo [6]; sin embargo, una pequeña proporción de pacientes tratados, referido como periodontitis refractaria (RP) de los pacientes, no responden bien a la terapia convencional realiza correctamente y continúan mostrando pérdida de inserción periodontal [7, 8]. La existencia de microbiotas patógenos específicos puede contribuir a RP [9]. RP pacientes son muy heterogéneos en términos de su clínica, microbiológica y características inmunológicas [10]
. CP se encuentra en la presencia de cálculos subgingivales y factores locales [11]. La patogenia de la PC es multifactorial en la naturaleza y el resultado de las interacciones entre los factores bacterianos, ambientales, genéticas e inmunológicas [12]. Hay una creciente evidencia de que los polimorfismos en la interleucina 1 (IL1), IL6, IL10, etc. pueden estar asociados con CP en ciertas poblaciones. Varias citoquinas, incluyendo tumor necrosis factor α (TNF-α), IL1, IL6, IL8, molécula de adhesión intercelular-1 (ICAM-1), proteína quimiotáctica de monocitos-1 (MCP-1) y de colonias de granulocitos y macrófagos factor estimulante (GM-CSF), juegan un papel importante en el proceso de desarrollo de la periodontitis. El factor-kappa B nuclear (NF-kB) vía de señalización está implicada en algunas partes de la respuesta inmune, tales como la presentación de antígenos, el equilibrio inmune y la activación de linfocitos, y es significativo en la periodontitis [13]. CP se inicia y se mantiene en la primera línea por la infección complejo poli-microbiana, y la susceptibilidad innata del paciente ahora es un factor crítico aceptado que determinará el carácter destructivo de la enfermedad [14]. Una infección intrarradicular persistir en el sistema de conductos radiculares complejo apical y la infección extrarradicular presentar en forma de actinomicosis periapical puede conducir a la RP [15]. Con una alta incidencia y las características prevalentes, el diagnóstico y el tratamiento de la CP y RP, sin duda, ha sido un reto para los investigadores clínicos y clínicos. Francia El objetivo del presente estudio fue comparar y analizar estos dos tipos de periodontitis a nivel genético en sangre y muestras de saliva y explorar el posible mecanismo de la periodontitis. Se utilizó el análisis de microarrays biológica para analizar el perfil de expresión génica de CP y RP en diferentes fluidos biológicos con el objetivo de proporcionar tratamientos adicionales y la capacidad para distinguir mejor la periodontitis.
Métodos Microarray datos
Francia El proceso de análisis de la investigación se muestra en la Fig. 1 El perfil de expresión génica de GSE43525 [16] ha sido descargado de Gene Expression Omnibus (GEO), que se basa en la plataforma de la HumanHT-12 V4.0 BeadChip expresión. Cada conjunto de datos de perfiles de expresión, que se somete a la base de datos GEO principalmente por los laboratorios de todo el mundo, incluye información de la plataforma, la información de serie y la información de la muestra [17]. Un total de 13 muestras (incluyendo 4 muestras de control, 4 muestras de CP y 5 muestras RP) se obtuvieron de la sangre, y 10 muestras (incluyendo 3 muestras de control, 4 muestras de CP y 3 muestras de RP) eran de la saliva de acuerdo con el sitio web información (http:.....? //www NCBI NLM NIH gov /geo /consulta /cgi acc acc = GSE43525). Estas muestras fueron elegidos entre los pacientes de diferentes sexos y edades. Todos los pacientes eran de la Facultad de Odontología de la Universidad de Toronto, Toronto, ON y el consentimiento informado. En sirvieron, GSE43525 fue depositado por Lakschevitz et al. cuyo estudio fue aprobado por la Oficina de Ética de la Investigación (ORE) de la Universidad de Toronto (Protocolo # 25698) [16]. Higo. 1 El proceso de análisis de la investigación de los tejidos de sangre y saliva
Análisis comparativo de muestras crónicas y refractarios periodontitis de sangre y saliva
De acuerdo con las descripciones y las características de las muestras originales, las muestras de sangre y de saliva de la CP y RP pacientes se utilizaron para el análisis de perfil de expresión génica.
pre-procesamiento de datos y la identificación de los genes expresados diferencialmente (DEGs)
los datos de la sonda de nivel se convirtieron en las medidas de la expresión. Para cada muestra, los valores de expresión de todas las sondas para un gen dado se redujeron a un solo valor, tomando el valor medio de expresión y luego log2-transformación se llevó a cabo [18]. Se usó el modelo lineal de paquete de datos de microarrays (LIMMA) en R [19] para identificar los DEGs de CP y RP en la sangre y la saliva en comparación con los controles normales. El p-valor
& lt; 0,05 y | registrar el cambio veces (FC) | & Gt; 1 se utilizaron como los criterios de exclusión.
Enriquecimiento de análisis funcional de DEGs
análisis de genes de enriquecimiento es una estrategia analítica utilizando un conjunto de genes similares o relacionados en su conjunto mediante el cálculo de la significación general de los cambios en la expresión génica de identificar si la función o propiedades biológicas cambian. Esta estrategia podría reducir en gran medida la dimensión de análisis de datos y hace que el proceso de análisis más cerca de los problemas biológicos, por lo tanto este método es ampliamente utilizado en la tecnología de microarrays [20]. En la actualidad, hay muchas herramientas que pueden proporcionar enriquecimiento de análisis de la función génica. Entre ellos, la Base de datos para anotación, y Visualización Integrada Discovery (DAVID) es el más popular [21]. DAVID proporciona un conjunto completo de herramientas de anotación funcional de los investigadores a entender el significado biológico detrás de una gran lista de genes. Se realizó un análisis de ontología de genes (GO) el enriquecimiento en términos de progreso biológico (BP). La tasa de falso descubrimiento (FDR) & lt; 0,05 se utilizó como criterio de corte. Pathway análisis Red de DEGs
Para entender mejor y estudiar más a fondo las funciones biológicas, el sistema de anotación basado en KEGG Orthology (KoBas) [22] fue utilizado para llevar a cabo la anotación y vía de enriquecimiento de análisis basado en una distribución hipergeométrica. El p-valor
& lt; 0,05 se usó como el criterio de corte.
Busca microRNAs significativamente asociados
microARN (miARN) ampliamente participar en muchos procesos biológicos y se pueden usar como un biomarcador para el diagnóstico de una variedad de enfermedades [23, 24 ]. Se utilizó la basada en la Web de Gene Set Analysis Toolkit (WebGestalt) para calcular la asociación entre DEGs y miRNAs en CP y RP [25, 26]. El p-valor
& lt; 0,05 se utilizó como criterio de corte.
: Resultados de la identificación de DEGs
Después de pre-procesamiento de los datos de microarrays, el paquete LIMMA se utilizó para rastrear los DEGs. Un total de 213 DEGs en CP (incluyendo 76 arriba-regulados y 14 genes regulados en la sangre, así como 94 hasta reguladas y 29 genes regulados en la saliva) y 45 DEGs en RP (incluyendo 13 regulados arriba y se identificaron 7 reguladas por los genes en la sangre, así como 10 hasta reguladas y 15 genes regulados en la saliva) (Fig. 2). Higo. 2 a: hasta reguladas y reguladas por los genes en la sangre y la saliva de los pacientes con periodontitis crónica; b: hasta reguladas y los genes en la sangre y la saliva de los pacientes con periodontitis refractaria las reguladas. de color negro
: reguladas por los genes; de color gris
: hasta los genes regulados
enriquecimiento de análisis funcional de DEGs
a estudiar las funciones de DEGs en CP y RP en la sangre y la saliva, el análisis funcional de enriquecimiento de todos estos DEGs fueron realizados por DAVID. Los resultados mostraron que DEGs en la sangre de pacientes con PC estaban involucrados en términos de BP relacionadas con la traducción (Tabla 1a). Mientras tanto, los DEGs en la sangre de pacientes con RP se enriquecieron principalmente en procesos de respuesta inmunes (Tabla 1b). Por otra parte, los DEGs en la saliva de los pacientes con PC eran principalmente involucrados en la regulación de la apoptosis y muerte celular (Tabla 1c). Además, los DEGs en la saliva de pacientes con RP se enriquecieron principalmente en genes de respuesta a las sustancias orgánicas y bacteria (Tabla 1d) .Tabla 1 ontología de genes de análisis de enriquecimiento de genes expresados diferencialmente de crónica y refractaria en la sangre y la saliva
a) Sangre-crónica
Plazo
Conde
P-valor
GO: 0006414 ~ traslacional alargamiento
11
8.07E-11
GO: 0006412 ~ traducción
13
9.52E- 08
GO: 0006968 ~ respuesta de defensa celular
6
1.42E-05
b) sangre-refractario
Plazo
Conde
P-valor
GO: 0006955 ~ respuesta inmune
página 4
3.16E-02
c) La saliva-crónica
Plazo
Conde
P-valor
GO: 0042981 ~ regulación de la apoptosis
12
2.64E-03
GO: 0043067 ~ regulación de la muerte celular programada
12
2.85E-03
GO: 0010941 ~ regulación de la muerte celular
12
2.93E-03
GO: 0008202 ~ metabolismo de esteroides
6
3.90E-03
d) La saliva refractario
Plazo
Conde
P
-valor
GO: 0010033 ~ respuesta a la sustancia orgánica
5
8.71E-03
GO: 0009617 ~ respuesta a la bacteria
página 3
2.13e-02
GO: 0019439 ~ proceso catabólico compuesto aromático
2
2.34E-02
GO: 0008286 ~ insulina vía de señalización
2
4.29E-02
GO receptor: 0045787 ~ regulación positiva de la célula ciclo
2
análisis 6.54E-02
Camino de DEGs
Para comprender mejor las vías que participan de cada conjunto de DEGs, una vía de análisis de enriquecimiento se realizó más. Un total de 10 vías se enriquecieron para los DEGs (Tabla 2). Los DEGs de la sangre de los pacientes con PC fueron enriquecidos en dos vías, siendo los más significativos ribosoma (p =
2.24E-10), que involucró a 11 DEGs. Los DEGs en la sangre de pacientes con RP eran participa principalmente en cinco vías, el más significativo de los cuales eran moléculas de adhesión celular (CAMs). Mientras tanto, los DEGs en la saliva de los pacientes con PC fueron enriquecidos en la vía de procesamiento y presentación de antígenos. Los DEGs en la saliva de pacientes con RP estaban involucrados en el metabolismo del triptófano y reabsorption.Table de sodio aldosterona reguladas 2 vías El significanlty enriquecido por los genes expresados diferencialmente
a) Sangre-crónica
vía
P-valor
hsa03010: ribosoma
2.24E-10
hsa05332: injerto contra el anfitrión de la enfermedad
3.06E-02
b) sangre-refractario
Camino
P CD - valor
hsa04514: moléculas de adhesión celular (CAMs) guía empresas 6.35E-03
hsa05330: el rechazo de aloinjertos
3.49E- 02
hsa05332: La enfermedad de injerto contra huésped
3.78E-02
hsa04940: diabetes mellitus Tipo I
4,06 E-02
hsa05320: La enfermedad tiroidea autoinmune
4.92E-02
c) La saliva-crónica
Camino
P-valor
hsa04612: procesamiento y presentación de antígenos
1.24E-02
d) La saliva refractario
Camino
P-valor
hsa00380: el metabolismo del triptófano
4,63 E-02
hsa04960: la reabsorción de sodio aldosterona reguladas
análisis 4.74E-02
genes miARN objetivo
WebGestalt se utilizó para analizar los miRNAs relacionados en la CP y RP. Tabla 3 muestra la relación entre miRNAs y DEGs. No hay genes diana fueron encontrados en las muestras de RP; sin embargo, hubo 4 y 5 DEGs relacionados con los miRNAs en la sangre y la saliva de los pacientes con PC, respectivamente. Se encontró que el grupo de diferenciación 24 (CD24
), 1 esterasa (EST1
), y metástasis supresor de 1 (MTSS1
) fueron los genes diana de CP en la sangre, mientras que, inhibidor del crecimiento de miembro de la familia 3 ( ING3
), ciclina D2 (CCND2
) y la proteína de la envoltura nuclear sináptica 2 (SYNE2
) eran los genes diana de CP en la saliva. El miRNAs relacionado lo más significativo fueron miR-381 (que se dirige a ETS1 Opiniones y MTSS1
) y miR-494 (que se dirige a ING3
, CCND2 Opiniones y SYNE2
) .Tabla 3 Los genes diana y sus correspondientes miRNAs en diferentes grupos
a) sangre crónica
mirna
ID
P CD - valor
Los genes diana
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) La saliva crónica
Mirna
ID
P-valor
genes
objetivo
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
Discusión
la periodontitis es una enfermedad inflamatoria infecciosa multifactorial que se caracteriza por un proceso inflamatorio destructivo que afecta a los tejidos de soporte del diente y que resulta en la reanudación del hueso alveolar, formación de bolsas periodontales y, finalmente, la pérdida de dientes [27] . CP es una enfermedad típica que tiene un fenotipo relativamente suave y un progreso lento y la naturaleza crónica [28]. enriquecimiento funcional mostró que DEGs de RP se enriquecieron de manera significativa en la respuesta inmune. Además, anfitrionas persistente inflamatorias respuestas inmunes frente a los patógenos como resultado la destrucción de los tejidos periodontales blandos y mineralizadas [29]. De acuerdo con nuestros resultados, el análisis de nivel funcional mostró que estos dos tipos de periodontitis puede causar importantes cambios de expresión en los genes relacionados con la defensa inmunes en la sangre y la saliva. Tan pronto como los patógenos invaden el tejido periodontal, el sistema inmune utiliza una variedad de métodos que incluyen la inmunidad humoral y la inmunidad celular para evitar la ocurrencia de la periodontitis [30]. En nuestro estudio, hemos obtenido DEGs y sus correspondientes miRNAs en la sangre y la saliva de los pacientes con PC. A través de la búsqueda de microARN asociados significativamente para los DEGs, incluyendo los genes diana CD24
, EST1
, MTSS1 Opiniones y ING3
, CCND2
, y SYNE2
fueron encontrados. MiR-381 (que se dirige a ETS1 Opiniones y MTSS1
) y miR-494 (que se dirige a ING3
, CCND2 Opiniones y SYNE2
) fueron los más significativamente relacionada miARN en la sangre y la saliva. Estos miRNAs podrían funcionar en la PC mediante el control de sus genes diana. CD24 se encontró
ser altamente expresado en la periodontitis. La alta expresión de CD24 consistente
ha sido reportado en la unión epitelial en el diente y en el epitelio de la migración de la lesión periodontitis, y los títulos de suero de anticuerpos auto-reactivos con CD24
péptido se correlaciona con la remisión de la enfermedad periodontal [31]. Análisis funcional reveló que MTSS1
, que fue descrito inicialmente como un gen faltante en líneas celulares de cáncer de vejiga invasivo, era una proteína de unión a la actina participan en la regulación de la dinámica del citoesqueleto de actina. MTSS1
se demuestra que es Sonic hedgehog (Shh) de señalización dependiente y en sinergia con los efectos de los factores de transcripción Gli [32]. ING3
es una subunidad de la acetiltransferasa de nucleosoma complejo histona 4 (NuA4), que activa la expresión génica. ING3
se expresa de forma ubicua en tejidos de mamíferos y abarca la regulación de la transcripción y el control del ciclo celular [33]. A pesar de los informes sobre su papel en la progresión de la periodontitis son raros, especuló que estos genes podrían desempeñar un papel clave en la periodontitis. EST1
, MTSS1
, ING3
, CCND2 Opiniones y SYNE2
, así como sus correspondientes miRNAs, podrían ser posibles dianas terapéuticas para la periodontitis. Los títulos de anticuerpos en suero se incrementaron en todos los pacientes con periodontitis en algún grado [34]. Los factores de susceptibilidad genética de la periodontitis y la rápida identificación de pacientes con periodontitis susceptibles contribuirán a la prevención y tratamiento de la enfermedad periodontal.
Conclusiones
En resumen, nuestros datos proporciona un análisis exhaustivo de la bioinformática DEGs en la sangre y la saliva de la CP y pacientes con RP. Se identificaron un total de 213 DEGs en CP y 45 DEGs en RP. CD24
, EST1
, MTSS1
, ING3
, CCND2 Opiniones y SYNE2
pueden tener el potencial para ser utilizado como dianas para el diagnóstico y el tratamiento de la periodontitis .; Sin embargo, todavía se necesita más investigación para validar nuestros resultados.
Notas
Destacados
1. En total, 213 DEGs en CP y 45 DEGs en RP fueron identificados en los tejidos de sangre y saliva. Página 2. Los DEGs estaban involucrados en las vías de procesamiento y presentación de antígenos de ribosomas. Estrellas: 3. CD24 EST1, MTSS1, ING3, CCND2 y SYNE2 podrían ser objetivos potenciales para CP
abreviaciones
BP:.
Progreso biológico
moléculas de adhesión celular
CP:
periodontitis crónica
DEGs:
genes expresados diferencialmente
FC:
doble cambio
FDR:
tasa de falso descubrimiento
GEO:
génica Expression Omnibus
GO:
ontología de genes
KoBas:
sistema de anotación KEGG Orthology basada
NuA4:
acetiltransferasa de histona nucleosoma 4
RP:
periodontitis refractaria
Shh:
sonic hedgehog
Declaraciones
Reconocimiento
Este trabajo fue apoyado por becas de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (NO. . 81170991)
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autores declaran que no tienen intereses en conflicto y los intereses de interés económico alguno.
contribuciones de los autores
BZ participado en el diseño de este estudio. TL realizó el análisis estadístico. HH llevó a cabo el estudio junto con TL, y se recoge la información básica importante. BZ redactó el manuscrito. HH concebida de este estudio, participaron en el diseño y ayudó a redactar el manuscrito. Todos los autores leído y aprobado el manuscrito final.
