文摘

背景。压力心肌病(SCM)是一个瞬态可逆的左心室功能障碍,通常发生在女性。SCM病人的症状类似于急性冠脉综合征(ACS),但对生物标志物。本研究的目标是确定潜在的关键基因和通路与SCM。方法。我们分析了微阵列基因表达数据集GSE95368来自综合(GEO)数据库。首先,识别(度)SCM患者之间的差异表达基因在正常的病人。然后,度被用于基因本体论(去)和《京都议定书》百科全书的基因和基因组(KEGG)通路富集分析。最后,蛋白质相互作用(PPI)网络构建,Cytoscape用于查找的关键基因。结果。总的来说,25度,包括10调节基因和15个基因表达下调。这些度主要富集在ECM-receptor交互,扩张型心肌病(DCM),人类乳头状瘤病毒感染,粘着斑,而在功能分类,他们主要富集在细胞外的地区,积极的多细胞有机体的过程的监管,建立本地化和细胞内囊泡。结论。七个中心包含APOE基因,MFGE8,铝青铜,飞机观测,SAA1, A2M, C3基因确定为中心的SCM,可能作为诊断生物标记或SCM的分子靶点治疗。

1。介绍

压力心肌病,也称为takotsubo心肌病(TTC),于1990年首次报道在日本(1),以瞬态收缩期和舒张期左心室(LV)功能障碍与多个墙运动障碍,最常发生在绝经后妇女,尤其是在人口与最近的精神或身体压力2]。心功能不全的可逆性疾病的最突出的特征之一。它有时被认为是相当温和,但它有4.1%的住院死亡率,尤其是在早期阶段类似于急性冠脉综合征(ACS),也可能心原性休克和致命的心律失常3]。估计1到2%的疑似ACS患者最终被诊断为压力心肌病。

确切的病理生理学的压力心肌病是未知的,似乎与血浆儿茶酚胺过剩有关,这是由压力引起的条件。心肌缺血似乎takotsubo综合症中发挥至关重要的作用,在人类心肌标本和SCMP的实验模型。大多数病例发生在患者内皮功能障碍的危险因素(4]。

大多数压力诱导心肌病(> 95%)的患者心电图缺血性st段异常通常显示和让变化,但他的外表是最有可能将比SCM (ACS的存在5,6]。之前的研究表明,心脏生物标记物如心肌肌钙蛋白T或I、肌酸激酶心肌带(水平)和b型利钠肽(BNP)在供应链管理的早期临床识别中发挥作用,但精度低(7,8]。超音波检查发现疑似患者压力心肌病,颜色和组织多普勒是首选的无创性成像试验(5]。最近的一项研究报告,STE超声心动图指标可能比传统的更精确的和独特的早期检测的超声心动图细微的异常(9]。因为可逆性的SCM的条件,它是不可能确定诊断时表示,虽然有些紧张的心肌疾病的临床特征是高度预测(10]。

在这项研究中,我们进一步揭示生物标志物与SCM通过分析基因表达谱(GSE95368)沉积伊冯·爱德华兹et al。(2017)。识别关键基因和途径有助于更好地了解疾病的病理生理机制的发展,为诊断和治疗提供创意的SCM。

2。材料和方法

2.1。数据源

基因表达数据的GSE95368可供下载从NCBI基因表达综合(地理;http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo)。表达式分析数组生成使用GPL23119平台(SOMAscan人类蛋白质组1.3 k试验)。共有21个血清样本在这个数据库,包括15从SCM患者和6正常血清样本,进行了分析。

2.2。数据预处理和识别度

基因矩阵文件和文件下载平台,消除错误,使实验组与对照组之间,所以获得的数据标准化。评估方案是基于资讯(再)算法用于填补缺失值。后,探测器转换成基因符号文件注释的基础平台。如果有多个探针对应于一个基因,以平均值为最终价值。如果探测器没有基因被象征,数组之间的归一化函数limma包中应用标准化数据。然后,表达数据log2转换和limma功能包R软件用来比较基因表达在SCM和控制样本识别度。度的筛选标准 值< 0.05和 。

2.3。去KEGG通路富集度的分析

数据库的注释,可视化和综合发现(大卫)(https://david.ncifcrf.gov)和KOBAS (http://kobas.cbi.pku.edu.cn)申请去注释和KEGG途径分析。因为KOBAS在线工具使用ID基因数据分析,所以我们首先使用大卫度的基因符号转换成基因ID,然后使用KOBAS去KEGG浓缩度的分析。最后,我们使用R软件可视化结果,进一步了解的潜在功能识别度。

2.4。PPI网络分析

PPI网络分析可以显示功能蛋白质和蛋白质之间的联系,使用字符串软件(http://www.string-db.org)PPI网络分析的差异基因。在构建蛋白质相互作用网络,设置都是默认设置。随后,Cytoscape软件应用到可视化和分析PPI网络。

2.5。模块分析和基因选择的中心

分子复杂的检测(MCODE)可以找到密集地区PPI网络互动,利益和密集的地区也可以提取和可视化。所以我们使用MCODE发现模块通过网络。中心的基因被确定通过使用插件cytoHubba Cytoscape软件,包括最大小团体中心(MCC),最大密度附近组件(DMNC)和最大社区组件(跨国公司)。

3所示。结果

3.1。的识别度

标准化的结果矩阵文件如图1。我们一共发现了25度相比,供应链管理样本与正常样本,包括10调节基因和15表达下调的基因,这是统计学意义(调整 , )(表1)。集群的热图情节和火山的情节度数据所示2和3。


图1
标准化的基因表达。蓝色酒吧代表了数据标准化之前,和红酒吧代表了规范化数据。
表1
筛选调节和表达下调度。

图2
热图度的结果。缩写:度,差异表达基因。

图3
微分表达式之间的数据两套样品。
3.2。去浓缩度的分析

去分析由生物过程(BP)、蜂窝组件(CC)和分子功能(MF)的条件。不同的基因与调整 值< 0.05获得功能性浓缩。去富集分析结果显示,度主要是参与细胞外的地区,积极的多细胞有机体的过程的监管,建立本地化和胞内囊泡(表2,图4)。

表2
差异表达基因的富集分析。

图4
度大大丰富(前20名)。缩写:度,差异表达基因;去,基因本体。
3.3。度的KEGG途径分析

的KEGG通路使用大卫和KOBAS度进行了分析。前20名的KEGG通路如表所示3和图5度主要富集在ECM-receptor交互,扩张型心肌病(DCM),人类乳头状瘤病毒感染,粘着斑。

表3
度的KEGG途径分析。

图5
度的KEGG途径分析。缩写:KEGG:京都基因和基因组百科全书;度:差异表达基因。
3.4。建立PPI网络,进行模块分析,选择中心的基因

使用在线工具来创建一个字符串PPI网络来获得更好的理解度的生物学性质。51有24节点和边缘在这个网络,如图6。随后,Cytoscape应用于确定一个重要的模块在整个网络;选择最重要的模块,如图7。九个关键基因被确定,包括SAA1 C3, CRP,铝青铜,载脂蛋白e,飞机观测,MFGE8, GAPDH,平台,最后利用cytoHubba插件来确定APOE, MFGE8,铝青铜,飞机观测,SAA1, A2M,和C3基因中心,如图8和表4。


图6
PPI网络的度分析的结果。缩写:PPI:蛋白质相互作用;度:差异表达基因。

图7
PPI网络的模块。缩写:PPI:蛋白质相互作用。

图8
维恩图基于三种方法的共同中心的基因。缩写:MCC:最大小团体中心;DMNC:最大密度附近组件;跨国公司:最大邻域组件。
表4
基于cytoHubba中心基因。

4所示。讨论

在这项研究中,我们进行了一个综合分析基因表达谱的血清样本没有与SCM /目标识别度,相关的关键信号通路和基因疾病中心。总共25度,其中包括10调节和15个基因表达下调,从GSE95368识别数据库。GO富集分析表明,这些微分与供应链管理相关的基因主要富集在细胞外的地区,积极的多细胞有机体的过程的监管,建立本地化和胞内囊泡。从KEGG通路富集分析,我们发现,这些度主要是丰富的途径ECM-receptor交互和扩张型心肌病(DCM)。通过建设和PPI网络的模块分析,我们确定了9个关键基因,包括SAA1, C3, CRP,铝青铜,载脂蛋白e,飞机观测,MFGE8, GAPDH和地图。最后,APOE MFGE8,铝青铜、飞机观测A2M, C3被视为中心SAA1基因SCM的发展。

MFGE8,分泌的糖蛋白,与多种病理生理过程,包括抗炎(11],antifibrosis [12],antiatherosclerosis [13,抑制心肌肥大(14]。最近的研究表明,MFGE8动脉炎症信号网络的一部分,促进内皮细胞凋亡(15]。MFGE8是一种炎性介质,协调多个细胞间的相互作用,参与多种疾病的发病机制。在缺血后损伤进行调查研究,MFGE8可能减轻缺血后损伤由整合素beta3-dependent抑制炎症的身体(15]。心肌细胞缺血SCM的发展起着至关重要的作用,所以我们建议MFGE8可能发挥重要作用在SCM通过参与心肌缺血的过程。

血清中C3是最丰富的补充组件,主要是巨噬细胞和肝脏合成,扮演着一个重要的角色在补充经典激活途径和旁路激活途径(16]。C3是常见的增加一些急性炎症或传染病的早期阶段(17]。尽管SCM的具体机制尚不清楚,但大多数患者接受压力状态。C3是许多神经体液因素之一的结果公布的一系列适应性反应体内压力下(18]。所以C3可能参与通过这个途径SCM的病理过程。SAA促进单核细胞和中性粒细胞的趋化作用中发挥着关键作用等各种功能的脂蛋白代谢,胆固醇运输和宿主防御(19]。以前的研究已经表明SAA1等离子体水平急剧增加组织损伤,感染,和各种突发事件(20.,21]。所以SAA1也参与了SCM的发病机理,及其机制是类似于C3。

Alpha-2-macroglobulin (A2M)是一种广谱protease-binding蛋白质的脊椎动物先天免疫系统,防止病原体入侵(22,23]。在我们的研究中,A2M和C3都浓缩在补充凝血级联途径,建议在凝固的一个重要的角色。最近的一项研究表明,SCM prethrombotic状态(24),这与我们的研究结果是一致的,因此我们推测A2M和C3可能通过这个途径参与SCM的病理过程。

血清白蛋白(铝青铜)是在人体肝脏内合成,并是脊椎动物血浆中最丰富的蛋白质。它的主要功能是维持血浆胶体渗透压和参与各种物质的运输25,26]。我们发现,铝青铜主要与甲状腺激素的合成,增加应对人类情绪波动和紧急情况27]。所以甲状腺激素参与供应链管理的过程中,因此,铝青铜也可能参与SCM的发病机制。此外,一些研究表明,血清铝青铜有各种各样的血栓性疾病的预测价值(28,29日]。正如上面提到的,供应链管理也是一个prethrombotic状态,所以我们猜测血清铝青铜似乎也有一些预测对供应链管理的影响。

载脂蛋白是一种蛋白质,可以绑定和运输血液脂质组织代谢和利用(30.]。大量的研究发现,载脂蛋白基因突变会影响血脂代谢和利用,从而成长是心血管和脑血管疾病的危险因素,糖尿病和其他疾病(31日,32]。载脂蛋白e和飞机观测是载脂蛋白家族成员,到目前为止,没有研究表明直接载脂蛋白和供应链管理之间的关系。之前的研究表明,糖尿病是供应链管理的一个危险因素,糖尿病和高脂血症是一个风险因素(33,34),因此可以推测,SCM的高脂血症是一个潜在的风险因素,因此与正常人群相比,载脂蛋白e和飞机观测SCM患者的基因调节。

在这个实验中,我们分析了基因芯片获得SCM可能的关键基因和通路相关信息。然而,由于这项研究本身的缺陷,结论需要基础和临床实验验证。最遗憾的是,由于实验条件有限,本文得出结论,无法进一步调查。但是我们希望能够为供应链管理提供新想法诊断基于本研究期望其他科研人员进一步探讨。

5。结论

总之,我们的研究提供了一个集成的生物信息学分析SCM的度。在目前的研究中,我们发现一些关键基因和通路。然而,相关的关键基因和信号通路SCM来自本研究还需要进一步实验验证的缺陷分析方法和样本量。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果中包括补充信息文件。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

补充材料

GSE95368数据集从地理下载(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)。(补充材料)