parodontite chronique et réfractaire
Résumé de l'arrière-plan
Cette étude visait à identifier les gènes représentatifs caractéristiques grâce à une analyse comparative des profils d'expression génique dans le sang et la salive de la parodontite chronique ( CP) et la parodontite réfractaire (RP) patients pour fournir de nouvelles stratégies de traitement qui peuvent être utiles dans le traitement de différentes formes de parodontite.
Méthodes
GSE43525 a été téléchargé à partir Gene expression Omnibus. Dans l'ensemble de données, treize échantillons provenaient de sang dont 4 contrôles, 4 CP et 5 échantillons de RP, et dix échantillons provenaient de la salive dont 3 contrôles, 4 CP et 3 échantillons de RP. Après avoir comparé les échantillons de CP et RP, les gènes exprimés de manière différentielle (DEGS) entre ces deux types de parodontite dans les échantillons de sang et de salive ont été identifiés par un ensemble limma. Ensuite, des analyses d'enrichissement fonctionnel et la voie ont été effectuées par DAVID et Kobas, respectivement. Les miARN significativement associés au CP et RP ont été recherchées par WebGestalt.: Résultats
Au total, 213 DEGS en CP et 45 DEGS en RP ont été identifiés. enrichissement fonctionnel a montré que les DEGS de CP ont été principalement enrichis en ribosome et la régulation des voies liées à l'apoptose dans le sang ainsi que la salive, tandis que les DEGS de RP ont été considérablement enrichies dans les réponses immunitaires et la réponse à des voies liées à la substance-organiques. Plusieurs miARN, tels que miR-381 et miR-494, ont été identifiés comme étant étroitement associé à CP. En outre, CD24
, EST1
, MTSS1
, ING3
, CCND2
et SYNE2
pourraient être des cibles potentielles pour le diagnostic et le traitement du CP.
Conclusion
les DEGS et miARN identifiés pourraient être des cibles potentielles pour le traitement de la parodontite chronique et réfractaire.
Mots-clés
parodontite chronique parodontite Refractory Saliva Blood analyse fonctionnelle et à l'enrichissement de la voie Faits saillants
1 Mirna. Au total, 213 DEGS en CP et 45 DEGS en RP ont été identifiés dans les tissus du sang et de salive.
2. Les DEGS ont été impliqués dans le traitement de l'antigène et de présentation des voies ribosome.
3. CD24 EST1, MTSS1, ING3, CCND2 et SYNE2 pourraient être des cibles potentielles pour CP.
Contexte
Au cours des dernières années, les maladies parodontales sont devenues un problème de santé majeur dans le monde entier. les maladies parodontales sont des maladies infectieuses provoquées par des bactéries dans la plaque dentaire [1]. parodontite chronique (CP) est une destruction inflammatoire des structures de soutien des dents qui, si non traitée, peut conduire à la perte des dents [2, 3]. CP touche près de 50% de la population adulte et 60% de la population âgée globalement [4]. CP est la maladie la plus répandue et destructrice chez les adultes [5]. Dans la plupart des cas de parodontite, le succès thérapeutique est obtenu pendant de longues périodes de temps [6]; cependant, une faible proportion de patients traités, appelée parodontite réfractaire (RP) patients, ne répondent pas bien correctement effectué la thérapie conventionnelle et continuer à montrer la perte d'attache parodontale [7, 8]. L'existence de microbiotes pathogènes spécifiques peuvent contribuer à RP [9]. les patients atteints de RP sont très hétérogènes en termes de cliniques, microbiologiques et caractéristiques immunologiques de CP de [10]. se trouve en présence de tartre sous-gingival et les facteurs locaux [11]. La pathogenèse de CP est multifactorielle dans la nature et les résultats des interactions entre les facteurs bactériens, environnementaux, immunologiques et génétiques [12]. Il y a plus de preuves que les polymorphismes dans l'interleukine 1 (IL1), IL6, IL10, etc. peuvent être associés à CP dans certaines populations. Plusieurs cytokines, y compris de nécrose tumorale facteur α (TNF-α), IL1, IL6, IL8, molécule d'adhésion intercellulaire-1 (ICAM-1), la protéine chimiotactique monocytaire-1 (MCP-1) et de colonies granulocyte-macrophage le facteur de stimulation (GM-CSF), jouent un rôle important dans le processus de développement de la parodontite. Le facteur nucléaire-kB (NF-kB), la voie de signalisation est impliquée dans certaines parties de la réponse immunitaire, tels que la présentation d'antigène, l'équilibre immunitaire et l'activation des lymphocytes, et il est important dans la parodontite [13]. CP est initiée et maintenue dans la première ligne par l'infection de poly-microbienne complexe, et la sensibilité innée du patient est maintenant un facteur critique accepté qui déterminera le caractère destructeur de la maladie [14]. Une infection intraradiculaire persistante dans le système de canal radiculaire apical complexe et infection extraradicular présentant sous la forme d'actinomycose périapicale peut conduire à RP [15]. Avec une forte incidence et les caractéristiques prévalentes, le diagnostic et le traitement du CP et RP a été sans aucun doute un défi pour les chercheurs cliniques et les cliniciens.
Le but de cette étude était de comparer et d'analyser ces deux types de parodontite au niveau génétique sang et des échantillons de salive et d'explorer le mécanisme possible de la parodontite. l'analyse des microréseaux biologique a été utilisé pour analyser le profil d'expression génique du CP et RP dans différents fluides biologiques dans le but de fournir des traitements supplémentaires et la possibilité de mieux distinguer la parodontite
. Les données de biopuces de méthodes
Le processus d'analyse de recherche est représenté sur la Fig. 1 Le profil d'expression génique de GSE43525 [16] a été téléchargé de Gene Expression Omnibus (GEO), qui était basé sur la plate-forme de l'HumanHT-12 V4.0 BeadChip d'expression. Chaque ensemble de l'expression des données de profilage, qui est soumis à la base de données GEO principalement par des laboratoires dans le monde entier, comprend des informations de plate-forme, les informations de la série et de l'information échantillon [17]. Un total de 13 échantillons (dont 4 échantillons de contrôle, 4 échantillons de CP et 5 échantillons RP) ont été obtenus à partir du sang, et 10 échantillons (dont 3 échantillons de contrôle, 4 échantillons de CP et 3 échantillons de RP) provenaient de la salive selon le site (: acc = GSE43525 //www NCBI nlm nih gov /geo /query /acc cgi http.....?). informations Ces échantillons ont été choisis parmi les patients de sexe différent et tous les âges. Tous les patients étaient de la Faculté de médecine dentaire, Université de Toronto, Toronto, ON et a fourni un consentement éclairé. Dans additon, GSE43525 a été déposé par Lakschevitz et al. dont l'étude a été approuvé par le Bureau d'éthique de la recherche (ORE) à l'Université de Toronto (Protocole # 25698) [16]. Figue. 1 Le processus d'analyse de recherche des tissus de sang et de salive
Analyse comparative des échantillons chroniques et réfractaires parodontite de sang et de salive
Conformément aux descriptions et caractéristiques des échantillons originaux, les échantillons de sang et de salive du CP et RP patients ont été utilisés pour l'analyse du profil d'expression génique.
prétraitement des données et l'identification des gènes exprimés de manière différentielle (DEGS)
les données au niveau de la sonde ont été converties en mesures d'expression. Pour chaque échantillon, les valeurs d'expression de toutes les sondes pour un gène donné ont été réduits à une seule valeur en prenant la valeur moyenne d'expression puis log2-transformation a été réalisée [18]. Le modèle linéaire de microréseaux données (limma) paquet dans R [19] a été utilisé pour identifier les DEGS de CP et RP dans le sang et la salive par rapport aux témoins normaux. Le p
-value & lt; 0,05 et | log facteur de changement (FC) | & Gt; 1 ont été utilisés comme critères de coupure.
Analyse fonctionnelle d'enrichissement de DEGS de l'analyse d'enrichissement génique est une stratégie analytique en utilisant un ensemble de gènes similaires ou connexes dans son ensemble en calculant l'importance globale des changements dans l'expression des gènes à identifier si la fonction biologique ou propriétés changent. Cette stratégie pourrait réduire considérablement la dimension de l'analyse des données et rend le processus d'analyse de plus près aux problèmes biologiques, par conséquent, cette méthode est largement utilisée dans la technologie des puces à ADN [20]. Actuellement, il existe de nombreux outils qui peuvent fournir une analyse enrichissement de la fonction des gènes. Parmi eux, la base de données pour Annotation, Visualisation et Discovery intégré (DAVID) est le plus populaire [21]. DAVID fournit un ensemble complet d'outils d'annotation fonctionnels pour les enquêteurs de comprendre la signification biologique derrière une grande liste de gènes. Nous avons effectué une analyse Gene Ontology (GO) d'enrichissement en termes de progrès biologique (BP). Le taux de fausses découvertes (FDR) & lt; 0,05 a été utilisé comme critère de coupure.
Analyse de Pathway de DEGS
Pour mieux comprendre et étudier davantage les fonctions biologiques, le système Annotation Based KEGG orthologie (KoBaS) [22] a été utilisé pour effectuer l'annotation de la voie et analyse enrichissement basé sur une distribution hypergéométrique. Le p
-value & lt; 0,05 a été utilisé comme critère de coupure.
Recherche de microARN significativement associés de microARN (miARN) participent largement dans de nombreux processus biologiques et peut être utilisé comme un biomarqueur pour le diagnostic d'une variété de maladies [23, 24 ]. Nous avons utilisé la base de WEB-Gene Set Analysis Toolkit (WebGestalt) pour calculer l'association entre DEGS et miARN dans CP et RP [25, 26]. Le p
-value & lt; 0,05 a été utilisé comme critère de coupure
. Résultats
Identification de DEGS
Après prétraiter les données de biopuces, le paquet limma a été utilisé pour dépister les DEGS. Un total de 213 DEGS en CP (y compris 76 régulés à la hausse et 14 gènes régulés vers le bas dans le sang ainsi que 94 régulés à la hausse et 29 gènes régulés vers le bas dans la salive) et 45 DEGS en RP (dont 13 régulés à la hausse et 7 gènes régulés à la baisse dans le sang, ainsi que 10 régulée à la hausse et 15 gènes régulés vers le bas dans la salive) ont été identifiés (Fig. 2). Figue. 2 a: Up-régulée et les gènes régulés à la baisse dans le sang et la salive des patients atteints de parodontite chronique; b: Up-régulée et des gènes dans le sang et la salive des patients atteints de parodontite réfractaire régulé à la baisse. couleur noire
: gènes régulés à la baisse; couleur gris
: gènes régulés à la hausse
Analyse fonctionnelle d'enrichissement de DEGS
Pour étudier les fonctions de DEGS en CP et RP dans le sang et la salive, l'analyse de l'enrichissement fonctionnel de tous ces DEGS ont été réalisées par DAVID. Les résultats ont montré que la DEGS dans le sang des patients atteints de CP ont été impliqués en termes de BP liées à la traduction (tableau 1a). Pendant ce temps, la DEGS dans le sang des patients atteints de RP ont principalement été enrichis dans les processus de réponse immunitaire (tableau 1b). En outre, les DEGS dans la salive des patients atteints de CP étaient principalement impliqués dans la régulation de l'apoptose et la mort cellulaire (tableau 1c). En outre, les DEGS dans la salive des patients atteints de RP ont été principalement enrichis en gènes sensibles à des substances organiques et bactéries (Tableau 1d) .Table 1 Gene Ontology analyse d'enrichissement de gènes exprimés de manière différentielle de chronique et réfractaire dans le sang et la salive
a) sang-chronique
terme
comte
P
-value
GO: 0006414 ~ translationnelle allongement
11
8.07E-11
GO: 0006412 ~ traduction
13
9.52E- 08
GO: 0006968 ~ réponse cellulaire de la défense
6
1.42E-05
b) sang-réfractaire
terme
comte
P
-value
GO: 0006955 ~ réponse immunitaire
4
3.16E-02
c) Saliva-chronique
terme
comte
P
-value
GO: 0042981 ~ régulation de l'apoptose
12
2.64E-03
GO: 0043067 ~ régulation de la mort cellulaire programmée
12
2.85E-03
GO: 0010941 ~ régulation de la mort cellulaire
12
2.93E-03
GO: 0008202 ~ métabolisme des stéroïdes
6
3.90E-03
d) Saliva-réfractaire
terme
comte
P
-value
GO: 0010033 ~ réponse à la substance organique
5
8.71E-03
GO: 0009617 ~ réponse à la bactérie
3
2.13E-02
GO: 0019439 ~ aromatique processus catabolique composé
2
2.34E-02
GO: 0008286 ~ récepteur de l'insuline voie de signalisation
2
4.29E-02
GO: 0045787 ~ régulation positive de la cellule Cycle
2
analyse 6.54E-02
chemin de DEGS
Pour mieux comprendre les voies concernées de chaque ensemble de DEGS, une analyse de l'enrichissement de la voie a en outre été réalisée. Un total de 10 voies ont été enrichis pour les DEGS (tableau 2). Les DEGS du sang des patients atteints de CP ont été enrichis en deux voies, la plus importante étant ribosome (p
= 2.24E-10), qui a impliqué 11 DEGS. Les DEGS dans le sang des patients atteints de RP ont été principalement impliqué dans cinq voies, dont les plus importants qui étaient des molécules d'adhésion cellulaire (CAM). Pendant ce temps, la DEGS dans la salive de patients atteints de CP ont été enrichis dans la voie de traitement de l'antigène et de présentation. Les DEGS dans la salive des patients atteints de RP ont été impliqués dans le métabolisme du tryptophane et de reabsorption.Table de sodium aldostérone réglementés 2 voies Le significanlty enrichies par des gènes exprimés de manière différentielle
a) Sang-chronique
Pathway
P
-value
hsa03010: Ribosome
2.24E-10
hsa05332: greffon contre accueillir la maladie
3.06E-02
b) sang-réfractaire
P
Pathway - valeur
hsa04514: molécules d'adhésion cellulaire (CAM)
6.35E-03
hsa05330: rejet allogreffe
3.49E- 02
hsa05332: la maladie du greffon contre l'hôte
3.78E-02
hsa04940: type I diabète sucré
4,06 E-02
hsa05320: maladie de la thyroïde auto-immune
4.92E-02
c) Saliva-chronique
Pathway
P
-value
hsa04612: traitement et présentation antigénique
1.24E-02
d) Saliva-réfractaire
P de
Pathway
-value
hsa00380: métabolisme tryptophane
4,63 E-02
hsa04960: réabsorption du sodium aldostérone régulé
analyse 4.74E-02
gène miRNA-cible
WebGestalt a été utilisé pour analyser les miARN liés au CP et RP. Le tableau 3 montre la relation entre le miARN et la DEGS. Aucun gène cible n'a été trouvé dans les échantillons de RP; cependant, il y avait 4 et 5 DEGS en rapport avec les miARN dans le sang et la salive des patients atteints de CP, respectivement. Nous avons constaté que groupe de différenciation 24 (CD24
), une estérase 1 (EST1
), et les métastases suppresseurs 1 (MTSS1
) étaient des gènes cibles pour CP dans le sang, alors que, d'un inhibiteur de membre de la famille de croissance 3 ( ING3
), cycline D2 (CCND2
) et synaptique protéine d'enveloppe nucléaire 2 (SYNE2 de
) étaient des gènes cibles pour CP dans la salive. Les miARN plus significativement liés étaient miR-381 (qui cible ETS1
et MTSS1
) et miR-494 (qui cible ING3
, CCND2
et SYNE2
) .Table 3 gènes cibles et leurs miARN correspondants dans différents groupes
a) sang chronique
P
miRNA
ID - valeur
gènes cibles
hsa_CTTGTAT, MIR-381
DB_ID: 731
4.20E-02
ETS1, MTSS1
hsa_TGTGTGA, MIR-377
DB_ID: 4.07E-02
CD24 de 845
, ETS1
hsa_CAGCAGG, MIR-370
DB_ID: le 2.73E-02 682
SLAMF6, MTSS1
hsa_ATACTGT, MIR-144
DB_ID: 4.47E-02
ETS1
702
, ALDH1A3
b) Saliva chronique
MiRNA
ID
P
gènes -value
cibles
hsa_ATGTTTC, MIR-494
DB_ID: 4.80E-03
ING3 de 782
, CCND2, SYNE2
hsa_ACCATTT, MIR-522
DB_ID: 4.80E-03
ING3 de 749
, YWHAZ, CCND2
hsa_AGGTGCA, MIR-500
DB_ID: 827
1.64e-02
CREB1, Pofut1
hsa_AGGGCAG, MIR-18A
DB_ID: de 668
3.35E-02
YWHAZ, CREB1
hsa_TAATGTG, MIR-323
DB_ID: 724
4.38E-02
CREB1, TGFA
Discussion
parodontite est une maladie inflammatoire infectieuse multifactorielle caractérisée par un processus inflammatoire destructrice affectant les tissus de soutien de la dent et entraînant alvéolaire la reprise de l'os, la formation de poche parodontale et, éventuellement, la perte des dents [27] . CP est une maladie typique qui a un phénotype relativement doux et une lente progression et la nature chronique [28]. enrichissement fonctionnel a montré que la DEGS de RP ont été considérablement enrichies dans les réponses immunitaires. En outre, l'hôte persistante des réponses immunitaires inflammatoires contre les agents pathogènes des résultats dans la destruction des tissus parodontaux doux et minéralisées [29]. Selon nos résultats, l'analyse du niveau fonctionnel a montré que ces deux types de parodontite pourraient provoquer des changements d'expression significative dans les gènes liés à la défense immunitaire dans le sang et la salive. Dès que les agents pathogènes envahissent le tissu parodontal, le système immunitaire utilise une variété de méthodes, y compris immunité humorale et l'immunité cellulaire afin d'éviter l'apparition de la périodontite [30]. Dans notre étude, nous avons obtenu la DEGS et leurs miARN correspondants dans le sang et la salive des patients atteints de CP. Grâce à la recherche de microARN associés de manière significative pour les DEGS, les gènes cibles, y compris CD24
, EST1
, MTSS1
et ING3
, CCND2
et SYNE2
ont été trouvés. MiR-381 (qui cible ETS1
et MTSS1
) et miR-494 (qui cible ING3
, CCND2
et SYNE2
) étaient les miARN plus significativement liés dans le sang et la salive. Ces miARN pourraient fonctionner dans CP en régulant leurs gènes cibles.
CD24
a été trouvé à être fortement exprimé dans la parodontite. L'expression élevée de CD24 conforme
a été rapporté dans l'attache épithéliale de la dent et la migration de l'épithélium de la lésion de la parodontite, et les titres d'anticorps sériques auto-réactifs avec CD24 s peptide corrèle avec la rémission de la maladie parodontale [31]. L'analyse fonctionnelle a révélé que MTSS1
, ce qui a d'abord été décrit comme étant un gène manquant dans les lignées cellulaires du cancer de la vessie invasif, est une protéine de liaison d'actine impliquée dans la régulation de la dynamique du cytosquelette d'actine. MTSS1
est montré pour être sonic hedgehog (Shh) de signalisation dépendante et en synergie avec les effets des facteurs de transcription Gli [32]. ING3
est une sous-unité du nucléosome de l'histone acétyltransférase 4 (NuA4) complexe, qui active l'expression du gène. ING3
est exprimé de façon ubiquitaire dans les tissus des mammifères et qui régit la régulation de la transcription et le contrôle du cycle cellulaire [33]. Bien que les rapports sur leurs rôles dans la progression de la parodontite sont rares, nous avons supposé que ces gènes pourraient jouer un rôle clé dans la parodontite. EST1
, MTSS1
, ING3
, CCND2
et SYNE2
, ainsi que leurs miARN correspondants, pourraient être des cibles thérapeutiques potentielles pour la parodontite. Les titres d'anticorps sériques ont augmenté chez tous les patients atteints de parodontite à un certain degré [34]. Les facteurs de susceptibilité génétique de la parodontite et l'identification rapide des patients atteints de parodontite sensibles contribueront à la prévention et le traitement de la maladie parodontale.
Conclusions
En résumé, nos données fournit une analyse complète de la bioinformatique DEGS dans le sang et la salive du CP et les patients atteints de RP. Un total de 213 DEGS en CP et 45 DEGS en RP ont été identifiés. CD24
, EST1
, MTSS1
, ING3
, CCND2
et SYNE2
peut avoir le potentiel d'être utilisé en tant que cibles pour le diagnostic et le traitement parodontite .; Remarques
Faits saillants de Toutefois, d'autres recherches sont encore nécessaires pour valider nos résultats.
1. Au total, 213 DEGS en CP et 45 DEGS en RP ont été identifiés dans les tissus du sang et de salive.
2. Les DEGS ont été impliqués dans le traitement de l'antigène et de présentation des voies ribosome.
3. CD24 EST1, MTSS1, ING3, CCND2 et SYNE2 pourraient être des cibles potentielles pour le CP
abréviations
BP:.
Progrès biologique
CAMs:
molécules d'adhésion cellulaire
CP: parodontite chronique
DEGS:
gènes différentiellement exprimés
FC:
fold change
FDR:
taux de fausses découvertes
GEO:
Gene expression Omnibus
GO:
Gene Ontology
KoBaS:
KEGG orthologie Based système Annotation
NuA4:
acétyltransférase nucléosome de histone 4
RP: parodontite réfractaire
Chut:
sonic hedgehog
Déclarations de la reconnaissance
Ce travail a été soutenu par des subventions de la national science Foundation naturelles de Chine (NO. . 81170991) de l'article Ouvrir AccessThis est distribué sous les termes de la Creative Commons Attribution 4.0 License internationale (http:. //Creativecommons org /licences /par /4. 0 /), qui permet utilisation sans restriction, la distribution et la reproduction sur tout support, à condition que vous donniez le crédit approprié à l'auteur (s) original et la source, fournissent un lien vers la licence Creative Commons, et indiquer si des modifications ont été apportées. Dédicace renonciation Creative Commons Public Domain (http:. //Creativecommons org /publicdomain /zéro /1. 0 /) applique aux données mises à disposition dans cet article, à moins d'indication contraire
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les auteurs déclarent qu'ils ont aucun conflit d'intérêts et les intérêts financiers de divulguer. les contributions
auteurs
BZ ont participé à la conception de cette étude. TL a effectué l'analyse statistique. HH a réalisé l'étude en collaboration avec TL, et a recueilli des renseignements généraux importants. BZ a rédigé le manuscrit. HH conçu de cette étude, a participé à la conception et a contribué à la rédaction du manuscrit. Tous les auteurs ont lu et approuvé le manuscrit final.
