原始研究的文章

前面。Immunol。,30.May 2023
秒。免疫宽容和监管
卷14 - 2023 | https://doi.org/10.3389/fimmu.2023.1188774

MAPK8和CAPN1椎间盘变性重叠的潜在生物标记免疫渗透,自噬和龙头

宇新张 ^1、2中

Jiahui张^{2 __}

中易太阳^{3 __}

回族王⁴

Ruonan宁 ²

龙钰徐 ^2、5

赵一尘²

Kai杨 ^{2 *}

Xiaobingξ ^{2 *}

楼继伟田^{1、3 *}

¹医学院,上海大学,上海,中国
²整形外科学系,上海重点实验室骨和关节疾病的预防和治疗,上海中医骨伤科研究所和骨科,瑞金医院,上海交通大学医学院,上海,中国
³明基医学中心整形外科学系,南京医科大学附属明基医院,南京,中国
⁴上海长征医院整形外科学系,上海,中国
⁵瑞金医院神经外科学系,上海交通大学医学院,上海,中国

背景:椎间盘变性(IDD)是最常见的健康问题在老年人和下腰痛(LBP)的主要诱发因素。越来越多的研究表明,长途与自噬和免疫失调密切相关。因此,本研究的目的是确定autophagy-related生物标记和基因调控网络在IDD和潜在的治疗靶点。

方法:我们获得的基因表达谱IDD GSE176205通过下载数据集,从基因表达GSE167931综合(GEO)公共数据库。随后,(度)的差异表达基因分析,京都基因和基因组百科全书(KEGG)分析、基因本体论(去),和基因集富集分析(GSEA)进行探索度的生物功能。差异表达基因autophagy-related (DE-ARGs)然后交叉与自噬基因数据库。中心基因筛选使用DE-ARGs (PPI)蛋白质间交互作用的网络。中心之间的相关基因和免疫渗透和基因调控网络的建设中心基因被证实。最后,定量PCR (qPCR)被用来验证中心的相关基因在鼠IDD模型。

结果:我们获得636度自噬途径丰富。我们分析发现30 DE-ARGs,六个中心基因(MAPK8,CTSB,PRKCD,SNCA,CAPN1,表皮生长因子受体)确定使用MCODE插件。免疫细胞渗透分析显示,CD8的比例增加⁺T细胞和M0 IDD的巨噬细胞,而CD4细胞⁺记忆T细胞,中性粒细胞,休息树突细胞,滤泡辅助T细胞,单核细胞更丰富。随后,竞争内源性RNA(龙头)网络构建使用15长非编码RNA (lncRNAs)和21个小分子核糖核酸(microrna)。在定量PCR (qPCR)验证,两个中心的基因,MAPK8和CAPN1被证明是与生物信息学分析结果一致。

结论:我们的研究发现MAPK8和CAPN1作为IDD的关键生物标志物。这些关键枢纽IDD基因可能是潜在的治疗靶点。

介绍

椎间盘变性(IDD)是一个重要的全球公共卫生问题(1)经常被观察到在中年和老年人(2),是许多退化性脊髓的病理基础条件和疾病,如下腰痛(LBP) (3),椎间盘突出(4)和颈椎病(5)。IDD是一种退行性肌肉骨骼疾病与多种因素有关,有一个复杂和多方面的发病机理,主要包括过度的机械应力(6),过度的髓核细胞凋亡(NP)细胞(7),异常降解细胞外基质(ECM) (8),炎症反应(9),自噬障碍(10),氧化应激损伤11)、遗传学(12)。当前的控制管理和疼痛症状的治疗不能治愈受伤的盘或防止IDD的进展(13,14)。我们研究的主要关心的是识别涉及到分子和生物功能相关IDD的过程中,作为潜在IDD的治疗目标。

自噬是自甘堕落的生物过程和回收的细胞组件;它依赖于溶酶体清除冗余蛋白质聚合物和受损的细胞器,如线粒体和过氧化物酶体(15- - - - - -18)。许多疾病,特别是癌症,糖尿病,心脏病,和肌肉疾病,自噬相关中断(10,19,20.)。越来越多的研究表明,自噬和IDD有密切关系,而据报道,autophagy-related细胞凋亡促进IDD的进展(10)。此外,之间有显著相关性的发展IDD和免疫细胞浸润(21)。此外,近年来,一直特别关注非编码rna,包括小分子核糖核酸(microrna)和长非编码rna (lncRNAs),这表明他们在IDD的发生和发展中发挥重要作用(22,23)。

尽管许多研究提供了初步证据的监管作用,自噬失调在IDD的发展,大多数研究只关注具体执行的生物功能基因和没有关注他们的集成与椎间盘内的免疫微环境改变和非编码rna的调节目标基因的表达。基于高通量测序数据集IDD患者获得从公共数据库,我们进行了生物信息学分析来识别中心与免疫相关的基因渗透和自噬功能障碍IDD和执行竞争发展的内源性RNA基因(龙头)网络建设为中心。最后,PCR验证确认MAPK8和CAPN1 IDD发病的相关性。

材料和方法

数据来源和处理

RNA在这项研究中,三个IDD-related高通量测序数据集得到的基因表达综合(地理;https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)数据库,GSE176205 GSE167931, GSE167199。列出了三个系列的详细内容补充表S1。GSE176205(包含三控制和六IDD样本)和GSE167931(包含四个控制和五个IDD样本)数据集是申请(度)的差异表达基因分析和规范化使用normalizeBetweenArrays函数通过limma R包。上面提到的两种预处理数据集相结合,和批处理效果被使用上海广电R包和战斗功能。获得合并后的数据集后,度的控制和IDD使用limma R的包样品进行了分析,用| log2FC | > 1.5p< 0.05被用作筛选阈值。GSE167199数据集包含三个控制和三个IDD申请小分子核糖核酸和lncRNA分析的样本。GENCODE数据库用于lncRNA注释。图1显示了本研究的工作流程。

图1

图1本研究的工作流程。

功能性浓缩度的分析

大卫数据库(https://david.ncifcrf.gov/)是用于识别生物术语丰富度,过滤统计上显著的基因本体论(去)基因和基因组的条款和《京都议定书》的百科全书(KEGG)通路的阈值p< 0.05。所有结果绘制使用ggplot2 R包。

基因集富集分析

基因集富集分析(GSEA)度得到的微分分析探索度参与IDD的潜在的生物过程。从MSigDB数据库获得的特征基因集,并使用ClusterProfiler GSEA分析R包(24)。基因集的度是根据log2FC排序,并规范化浓缩评分(NES) GSEA。|红白机| > 1p< 0.05被认为是表明大大丰富通路。

差异表达的识别和功能性浓缩autophagy-related基因

我们选择了C5本体的基因集MsigDB数据库作为过滤标准,和11个基因的404个基因集自噬相关。此外,232个基因参与自噬是来自人类的自噬数据库(http://www.autophagy.lu/index.html)。获得基因集合成为一组基因包含547参数。ARGs的交集和度是用来获得差异表达autophagy-related基因(DE-ARGs)。KEGG去分析DE-ARGs DAVID数据库进行使用p< 0.05作为阈值。

蛋白质相互作用网络的建设

检索的搜索工具相互作用基因/蛋白质(字符串;https://string-db.org/)数据库包含已知的和预测蛋白质相互作用;这些都是用于构造PPI网络。DE-ARGs列表导入到字符串在线平台,和PPI分析使用默认设置并导入到Cytoscape 3.9.1软件。中心PPI网络筛选和使用MCODE可视化分析插件。基因从中心PPI网络被视为中心基因进行后续分析。接受者操作特征(ROC)曲线分析被用来评估中心基因的诊断性能。ROC分析进行了使用pROC包R。

免疫细胞渗透分析

CIBERSORT算法,用于评估在免疫细胞免疫变化渗透,被用于这项研究调查的相对比例的变化在IDD免疫细胞浸润。我们进行了相关性分析,免疫细胞渗透和中心使用心理包R基因表达水平。

龙头、建设网络

我们使用以下过程来构建龙头、网络:(1)微分分析GSE167199 limma包R环境中使用| log2FC | > 1, p < 0.05筛选阈值获取差异表达的小分子核糖核酸(DE-miRNAs)和差异表达lncRNAs (DE-lncRNAs);(2)使用ENCORI数据库(https://rna.sysu.edu.cn/encori/index.php)来预测目标中心的microrna基因与DE-miRNAs构建最终mRNA-miRNA轴相交;(3)使用mirNet (https://www.mirnet.ca/)预测的lncRNAs DE-miRNAs绑定到中心的目标基因的预测lncRNAs随后被送往相交的DE-lncRNAs(1)构建miRNA-lncRNA轴);和(4)结合多个mRNA-miRNA miRNA-lncRNA轴从上述步骤获得成mRNA-miRNA-lncRNA监管轴根据预测结合的趋势。此外,龙头、网络使用Cytoscape可视化软件。

IDD老鼠模型

24 8-week-old成年男性的雄性sd大鼠中被用于这项研究。大鼠腹腔内注射麻醉的2% (w / v)戊巴比妥(40毫克/公斤),随机分配到对照组或IDD集团与同等数量分配给每组。尾盘C7/8被确定和选择的研究方法在前面的研究(25)。C7/8 27-gauge针戳破了光盘,穿过侧纤维环髓核。完成渗透后,针旋转360°,60年代的两倍。的电阻对侧的纤维环控制针的深度渗透。

x射线和核磁共振

我们用异氟烷麻醉大鼠后维护感应(3%和1%),我们放在一个感应盒的空气流量调整1 L / min。一旦老鼠完全麻醉,我们把他们从感应盒,把呼吸面具,通过它们吸入异氟烷气体浓度调整为1%。老鼠被放置在容易位置下的x光设备(东芝中国,E7252)和7.0吨小动物核磁共振成像系统(CG NOVILA 7.0 T, Chenuang,中国),收集和图像。

苏木精和伊红染色

喂养4周后,所有老鼠安乐死,他们收集尾椎间盘。一半的样品从每组缓冲福尔马林固定在10% 48 h,而另一半是冷冻和储存在-20°C。随后,尾椎间盘样本脱钙10% etheylenediaminetetraacetic酸(EDTA) 14天,嵌入在石蜡。样本切成4-μm-thick coronal-oriented部分,然后处理苏木精和伊红染色(圆))(26,27)。

实时定量polymerasechain反应

冷冻NP组织总RNA提取的尾椎使用试剂盒试剂(表达载体、钙、美国)。PrimeScriptTM RT大师# RR036混合(豆类,北京)被用来合成互补DNA(互补)根据信息的数量和质量RNA。结核病的绿色^®预混料交货Taq™# RR420B(豆类)被用来执行定量PCR (qPCR) 7500实时PCR系统(应用生物系统公司、钙、美国)。引物序列中列出补充表S2和引物是由Sangon生物技术(上海,中国)。基因的相对表达水平计算利用2^{——(ΔΔCT)}方法,GAPDH作为内部参考基因PCR数据。

统计分析

数据处理、统计分析和图形进行或生成通过R 4.2.1软件和准备GraphPad棱镜9软件。在所有的分析,p< 0.05被认为是具有统计学意义。

结果

的识别度

两个高通量测序数据集,GSE176205和GSE167931规范化和合并成一个数据集的研究。批处理效应消除之前对合并后的数据集上执行数据分析(图2 a, B)。总共有636度,包含468调节基因和168个表达下调基因,获得合并后的数据集使用微分R基因分析limma包(图3 a, B)。度都是所示补充表S3。

图2

图2地理数据集预处理。(一)基因表达数据集预处理前的水平。(B)基因表达水平的预处理后的数据集。地理,基因表达的综合。

图3

图3微分与IDD mRNA的表达相关。(一)火山的地图控制和IDD样本之间的差异表达基因。(B)热图控制和IDD样本之间的差异表达基因。规模()函数用于规范化的度r .度的表达式,差异表达基因;IDD,椎间盘变性;信使RNA信使RNA。

浓缩度的分析

进一步探索这些筛选度的潜在的生物变化,KEGG去浓缩使用大卫在线数据库和分析导出到R可视化环境。KEGG结果表明度主要富集在肌萎缩性脊髓侧索硬化症,冠状病毒病(COVID-19)志贺氏菌病,沙门氏菌感染,和蛋白质在内质网处理。大部分的前15名KEGG途径免疫相关疾病(图4 a, B)。去英国石油(BP)的结果(生物过程)注释表明度主要富集在染色质组织蛋白质自身磷酸化,自噬。前15名的生物过程表明,度与自噬密切相关(图4 c, D)。

图4

图4度的功能富集分析。(A, B)度的KEGG途径分析。(C, D)生物过程浓缩度的结果。度,差异表达基因;去,基因本体;KEGG,京都基因和基因组的百科全书。

h.all.v2022.1.Hs基因集。符号是用于GSEA分析。扣除后的结果没有统计学意义,MITOTIC_SPINDLE IL2_STAT5_信号TNFA_SIGNALING_VIA_NFKB, UV_RESPONSE_DN IDD明显激活(图5),这表明这些生物过程可能与IDD密切相关。

图5

图5GSEA分析控制样品和IDD样本之间的特征。(一)规范化浓缩分数(NES)代表联合数据集特征基因集。(中)GSEA分析使用阈值筛选后的结果。GSEA、基因集富集分析;IDD,椎间盘变性。

识别DE-ARGs

进一步探索autophagy-related基因(ARGs) IDD,我们结合了404参数从MsigDB数据库与232年获得参数从人类获得自噬数据库获得547参数。ARGs然后度获得30 DE-ARGs(的作法图6)。KEGG去分析DE-ARGs进行使用大卫数据库p< 0.05作为阈值,和R的浓缩结果可视化软件(图6 b, C)。

图6

图6autophagy-related鉴定差异表达基因。(一)维恩图的DE-ARGs度和参数之间的关系。(B, C)KEGG生物过程浓缩DE-ARGs的结果。ARGS, autophagy-related基因;DE-ARGs,差异表达autophagy-related基因;度,差异表达基因;去,基因本体;KEGG,京都基因和基因组的百科全书。

建设PPI和鉴定中心的基因

我们研究了30 DE-ARGs使用字符串数据库之间的交互与媒介获得信心和PPI网络包含30节点和24边(图7)。使用Cytoscape内部分析插件,MCODE, PPI网络的DE-ARGs过滤获得最高的子网集群可视化分数(图7 b)。如图,我们假设MAPK8,CTSB,PRKCD,SNCA,CAPN1,表皮生长因子受体是中心的基因。

图7

图7DE-ARGs中心基因的筛选。(一)蛋白质相互作用网络可视化的字符串。(B)六个中心基因筛选的MCODE插件。红色节点代表调节基因表达,蓝色节点代表表达下调表达基因。(C, D)基因表达热图和3 d PCA的六个中心地图基因。(E)ROC曲线的六个基因在GSE176205和GSE167931中心。DE-ARGs,差异表达autophagy-related基因;主成分分析,主成分分析;中华民国,接受者操作特征;检索字符串,搜索工具的基因/蛋白质相互作用。

的热图和3 d PCA地图这六个中心基因组合数据集显示,对照组明显不同于IDD集团(图7 c, D)。GSE176205和GSE167931数据集,上面的六个中心基因的AUC值0.75,表明六个中心基因优秀的诊断性能和可作为有前途的生物标志物的诊断IDD (图7 e)。

这些变化在IDD的免疫细胞浸润

我们评估的相对丰度浸润免疫细胞亚型在正常使用CIBERSORT算法和IDD样本。条形图和热图显示多种免疫细胞亚型的渗透在每一个样本(图8)。小提琴图显示了不同比例两组样本之间的免疫细胞(图8 b)。与正常样本相比,IDD样本显示增加CD8的渗透⁺T细胞和M0巨噬细胞,而休息CD4记忆T细胞,中性粒细胞,休息树突细胞,滤泡辅助T细胞,单核细胞减少渗透(图8 c)。

图8

图8IDD和控制之间的可视化的细胞浸润组。(一)堆叠柱形图和热图显示22免疫细胞的相对比例。(B)小提琴的情节在两组免疫细胞的比例。(C)明显不同的两组样本的免疫细胞浸润。(D)热图的表达之间的相关性的六个中心22免疫细胞类型的基因和渗透比例。* * (* p < 0.05, p < 0.01)。

最后,热图显示中心之间的相关基因和免疫细胞浸润(图8 d)。如图所示,中心基因的表达与免疫细胞浸润明显相关亚型。减少CD4记忆T细胞休息IDD样本与高度表达的负相关CAPN1和表皮生长因子受体和呈正相关MAPK8,CTSB,PRKCD表达式。

潜在mRNA-miRNA-lncRNA(龙头)基因网络的中心

揭示了潜在的这六个中心基因转录后调节机制,我们筛选差异表达microrna在IDD lncRNAs发展和建造一个龙头、网络。DE-miRNAs DE-lncRNAs GSE167199被确定和筛选在R软件使用limma包,与| log2FC | > 1和p< 0.05阈值设置为意义。总共139 DE-lncRNAs (补充表S4)和65 DE-miRNAs (补充表S5)被确定(图9 a, B)。

图9

图9龙头、网络建设的六个中心基因。(一)火山的情节差异表达lncRNAs之间正常和IDD样本。(B)火山情节正常和IDD样本之间的差异表达microrna。(C)的龙头、网络调节基因表达的中心。(D)基因表达下调表达的龙头、网络中心。IDD,椎间盘变性;龙头、内源性RNA竞争;lncRNA长非编码RNA;microRNA, microRNA。

随后,六个中心目标microrna基因预测使用ENCORI在线数据库和交叉DE-miRNAs获得mRNA-miRNA绑定双(补充表S6)。此外,mirNet数据库是用来预测的可能绑定lncRNAs DE-miRNAs筛选在前面的步骤中,和预测lncRNAs与DE-lncRNAs构建miRNA-lncRNA绑定双(补充表S7)。mRNA-miRNA和miRNA-lncRNA绑定对当时综合构建龙头、网络的六个中心基因(图9 c, D)。

中心基因的验证

结果显示,x射线、MRI和圆)染色的NP组织部分显示严重受损NP在IDD鼠模型(图10)。逆转录qPCR (RT-qPCR)分析表明,聚集蛋白聚糖的mRNA水平(aggrecan)和II型胶原蛋白(第二列)减少IDD模型(图10 b)。我们检查了中心基因的mRNA表达在IDD模型中。结果显示,与其他中心基因,唯一的表情CAPN1和MAPK8符合度分析结果(图10 c)。此外,我们还进行了相关性分析CAPN1和MAPK8与免疫细胞亚型渗透p< 0.05作为筛选阈值(图10 d)。因此,CAPN1和MAPK8作为最后一个中心验证基因在IDD的进展。

图10

图10中心基因的表达水平在正常大鼠和IDD模型。(一)代表的x射线图像,核磁共振和圆)染色后针穿刺(B)NP的标记基因的信使rna表达水平。(C)六个中心基因的mRNA表达在正常和IDD模型。(D)CAPN1 MAPK8进行了分析与免疫相关的渗透,以及p < 0.05的分析结果是保留。他走时,苏木精和伊红;IDD,椎间盘变性;信使RNA信使RNA。(* p < 0.05, * * * * * p < 0.01, p < 0.001, * * * * p < 0.0001;ns,不重要)。

讨论

枸杞多糖是最常见的健康问题之一,代表了一个重要的经济和人类社会生活的负担,影响大约60%的全球人口的-80% (28- - - - - -30.)。IDD是最重要的因素之一,在腰痛的发病机制,和高通量测序技术的应用,结合生物信息学分析可以帮助我们识别生物标记或关键生物功能在IDD开发和提供新想法和选择IDD治疗(31日,32)。

真核细胞自噬,一个高度保守的self-phagocytosis过程,防止过度凋亡和促进ECM NP细胞的分泌,因此在椎间盘变性具有保护作用(20.)。一些化合物,如自我吞噬受体激动剂,可减弱IDD减少氧化应激通过促进自噬,细胞凋亡,ECM降解NP细胞(33)。

阀瓣的NP组织周围的纤维环和软骨终板,一个独特的结构,使NP细胞和ECM组织有别于免疫细胞。然而,当发生变性,NP流出被视为“外国抗原”当它接触外部的免疫系统,和自身免疫反应生成的初始免疫应答。一旦NP组织受损,肉芽组织形成,允许外部血管扩展并导致NP组织暴露于外部的免疫细胞。此时,ecm NP细胞所分泌,如胶原和蛋白多糖,被认为是自身抗原,引发二次免疫反应介导细胞毒性T细胞(34,35)。因此,识别与炎症相关的分子环境和免疫细胞浸润在退化光盘对揭示IDD发病机制的潜在机制很重要。

在这项研究中,我们进行了KEGG,浓缩与636度获得IDD分析数据库。KEGG结果表明,许多免疫相关疾病通路在IDD集团高度激活,如志贺氏菌病、沙门氏菌感染,感染鼠疫的。之前的研究表明,细菌感染,如金黄色葡萄球菌和Cutibacterium曼秀雷敦,创建一个椎间盘炎症环境,促进IDD进展(36- - - - - -38)。

此外,结果表明,自噬在IDD发展过程中扮演着重要的角色。因此,根据以上结果,我们在度下只有autophagy-related基因筛查,探讨了可能的核心度。使用MCODE Cytoscape软件的插件,我们成功地筛选的核心基因簇30 DE-ARGs。结合PPI网络识别,我们选择了6个基因中心基因,MAPK8,CTSB,PRKCD,SNCA,CAPN1,表皮生长因子受体。这六个中心基因的表达在最初的原始数据是控制和IDD样本之间的明显不同。

CIBERSORT逆卷积分析算法是基于线性支持向量回归估计的相对丰度在混合细胞群的免疫细胞通过分析基因表达数据(39)。使用该算法,我们发现增加CD8的渗透⁺在IDD样本T细胞和M0巨噬细胞,减少CD4的渗透⁺记忆T细胞,中性粒细胞,休息树突细胞,滤泡辅助T细胞和单核细胞。相关分析的六个中心基因的表达的相对丰度22免疫细胞类型显示,中心的基因数有显著相关性免疫细胞类型中增加或减少IDD组。增加CD4的渗透⁺和CD8⁺T细胞在自发的椎间盘突出报道在人类肿瘤坏死因子α(TNF-α)-overexpressing转基因小鼠模型(Tg197) (40)。因此,我们推测,流出的NP退化阀瓣和暴露在外部的免疫环境产生炎症的环境。释放促炎细胞因子促进其他免疫细胞的渗透调节基因表达中心和NP细胞的生物学行为,维护炎性微环境,最终加剧椎间盘突出。

非编码rna,比如lncRNAs microrna,也吸引了广泛的关注在调节自噬在IDD(他们的角色41- - - - - -43)。非编码rna可以调节免疫细胞的自噬的激活程度直接或间接瞄准autophagy-related基因和信号通路有关。然而,很少有人知道co-regulation机制的非编码rna。LncRNAs、小分子核糖核酸信使rna可以通过形成规范的开发和进展IDD龙头、网络(21,44,45)。GSE167199数据集用于这项研究也研究以前的龙头、网络和确认两个龙头、轴,lncRNA xist - hsa - mir - 4775 - pla2g7和lncRNA xist - hsa - mir - 424 - 5 - p - amot / TGFBR3,可能参与IDD的发展(46)。然而,实验结果主要是基于一个RNA序列数据集。他们不涉及目标预测在线数据库,所以多个样本和在线数据库需要相结合进行综合分析。龙头、网络调节IDD的分子机制仍有待进一步的研究和探索。

通过微分分析基因表达谱从地理数据库和在线数据库下载预测,我们确定了几双龙头、轴和建造六个中心龙头、监管网络的基因。在龙头、网络,许多microrna和lncRNAs已报告在文献中参与疾病的监管。在NP细胞,LINC00324超表达的增加Fas配体(FasL)表达,促进椎间盘变性(47)。mir - 140 - 3 - p影响骨髓基质细胞(bmsc)退行性椎间盘疾病(试管)通过直接针对KLF5和与N-cadherin交互/ MDM2 /段塞轴,从而调节再生效果在退行性试管(48)。LINC01535影响透明细胞肾细胞癌进展通过调解PI3K / Akt信号通过LINC01535 / mir - 146 b - 5 - p / TRIM2轴(49),对应LINC01535 / mir - 146 b - 5 - p绑定对预测研究中。虽然没有LINC01535和IDD之间的关系进行了研究,基于以前的研究和生物信息学分析的结果,我们有理由相信,电抗器,轴,LINC01535和其他一些非编码rna组成,参与监管网络磁盘上的变性。

最后,我们设计了在体外实验来验证是否中心基因差异表达的NP IDD鼠模型。根据RT-qPCR结果,我们发现两个中心的基因,MAPK8和CAPN1,在IDD和对照组,差异表达,这些表达趋势与以前的生物信息学分析的结果一致。

MAPK8,也被称为c-JUN n端激酶(物),是MAPK家族的一员,调节各种生理反应,包括炎症反应、细胞分化、细胞增殖和细胞死亡。的失调MAPK8还牵涉到一些疾病,包括糖尿病、癌症、自身免疫性疾病、心脏肥大,和哮喘(50)。以前的研究已经表明MAPK8也有一些与NP细胞的生理状态之间的关系。在人类的NP细胞,使用物通路抑制剂能抵消白介素17 (IL-17)全身COX2 /产生PGE2和试管炎症,这可能是一个潜在的治疗目标为减轻IDD (51)。在高渗透压,物途径可以调节细胞生成、增殖和凋亡在兔子NP细胞,这有助于阐明病理机制在椎间盘渗透压升高和加载(52)。在另一项研究中,兔子椎间盘变性的发展是阻止通过调节物下游信号通路和p53通路,在其中物/p53(中扮演一个重要的角色53)。因此,MAPK8可以进一步研究作为IDD的潜在生物标志物。

Calpain 1 (CAPN1),一个细胞内半胱氨酸蛋白酶,在哺乳动物中广泛表达,并参与细胞骨架的乳沟,线粒体和溶酶体膜蛋白介导的损伤神经元自噬流量(54)。病毒感染心肌细胞诱导炎症免疫介导的方式通过NLRP3inflammasome。CAPN1抑制剂可以抑制NLRP3inflammasome释放和缓解心肌损伤55)。CAPN1一直在研究autophagy-related疾病,但它是否影响IDD的进步,还是相关的信号通路CAPN1调节自噬活动最后作用于退化NP,尚未发表的研究中详细报道,需要进一步的研究。

当然,本研究不可避免地有一些局限性。首先,基因表达谱的样本大小从公共数据库下载略有不足,与个体差异的样本可能会影响分析结果的普遍性。此外,只有mRNA水平而不是蛋白质含量的基因被RT-qPCR验证中心。更相关的在活的有机体内和在体外实验是需要展示这些中心基因的作用及其在IDD的潜在机制。最后,从分析获得一些lncRNAs和microrna IDD-related研究尚未报道,和需要进一步的实验验证。

总之,我们用生物信息学方法分析了IDD的度,包括功能性浓缩度的分析,收购autophagy-related度,PPI网络分析和体外qPCR验证。此外,我们执行免疫细胞渗透分析和lncRNA-miRNA-mRNA网络建设,并调查相关免疫细胞浸润和IDD龙头、网络之间。在动物实验中,我们验证了两个中心的表达基因(MAPK8和CAPN1在mRNA水平),这与生物信息学分析的结果是相一致的。我们的研究提供了新的见解IDD的发病机制,有助于识别新的潜在治疗靶点IDD的发病机制。

数据可用性声明

在这项研究中提出的数据集可以在网上找到存储库。库的名称/存储库和加入数量(s)可以在文章中找到补充材料。

道德声明

动物研究是审查和批准重要河流实验动物保健和使用委员会。

作者的贡献

YXZ、生理和z导致的设计实验,分析数据,写文章的。HW和RN导致了实验结果的验证。LX和YCZ导致实验数据的收集。肯塔基州,XX, JT监督整个实验过程,并帮助修改手稿。所有作者的文章和批准提交的版本。

资金

这项研究由江苏省自然科学基金资助(BK20201130),南京医学关键科学和技术开发项目(ZKX21062),中国国家自然科学基金(82070902),上海市卫生和计划生育委员会(NO.ZY(2021 - 2023) -0208),上海关键临床专业建设项目(SHSLCZDZK04802)和关键项目在医学和工业的上海交通大学(YG2019ZDA16)。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。

补充材料

本文的补充材料在网上可以找到:https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2023.1188774/full补充材料

引用

1。Hartvigsen J,汉考克MJ, Kongsted Louw Q,费雷拉ML, Genevay年代,et al。腰痛是什么,为什么我们需要注意。《柳叶刀》(2018)391 (10137):2356 - 67。doi: 10.1016 / s0140 - 6736 (18) 30480 - x