Screening af n\u00f8glegener og -veje for mikrovaskul\u00e6re komplikationer ved diabetes og forudsigelse af traditionel kinesisk medicin ved hj\u00e6lp af bioinformatiske metoder
\nI de senere \u00e5r viser diabetesrelateret epidemiologisk forskning, at forekomsten af hyperglyk\u00e6mi blandt mennesker over 18 \u00e5r i Kina har n\u00e5et 11,2%, og forekomsten af diabetes forts\u00e6tter med at stige. Diabetes er en kompleks forstyrrelse af blodsukkermetabolismen. p\u00e5 et bestemt tidspunkt i sygdomsforl\u00f8bet kan der v\u00e6re en r\u00e6kke akutte og kroniske komplikationer af kronisk hyperglyk\u00e6mi. Kronisk hyperglyk\u00e6mi og genetisk modtagelighed p\u00e5virker i sidste ende mikrokarrene, hvilket f\u00f8rer til komplikationer prim\u00e6rt i nyrerne, \u00f8jnene og nervesystemet. De klassiske mikrovaskul\u00e6re komplikationer ved diabetes omfatter diabetesnefropati (DKD), diabetesretinopati (DR) og diabetesneuropati (DPN). DKD er den f\u00f8rende \u00e5rsag til nyresygdom i slutstadiet (ESRD), kun overg\u00e5et af forskellige former for glomerulonefritis. DR er en almindelig faktor, der p\u00e5virker synet og endda blindhed, mens DPN er en vigtig h\u00f8jrisikofaktor for fods\u00e5r og yderligere amputationer. Disse tre mikrovaskul\u00e6re komplikationer p\u00e5virker i h\u00f8j grad sundheden hos patienter med diabetes og udg\u00f8r en alvorlig \u00f8konomisk byrde for patienterne og samfundet. Moderne medicin forst\u00e5r imidlertid ikke fuldt ud den specifikke patogenese af mikrovaskul\u00e6re diabeteskomplikationer, og det er vanskeligt at opn\u00e5 gode resultater med simpel vestlig medicin til behandling af mikrovaskul\u00e6re diabeteskomplikationer med komplekse mekanismer. Traditionel kinesisk medicin har en lang historie, og dens kliniske effekt er blevet verificeret over en lang periode, is\u00e6r i behandlingen af nogle kroniske sygdomme. Traditionel kinesisk medicin l\u00e6gger v\u00e6gt p\u00e5 et holistisk koncept og enheden mellem himmel og menneske. Klinisk behandling l\u00e6gger v\u00e6gt p\u00e5 syndromdifferentiering og -behandling. Sammenlignet med vestlig medicin med en enkelt komponent kan traditionel kinesisk medicin behandle komplekse og varierede menneskelige sygdomme gennem integration og regulering af flere forbindelser, niveauer og m\u00e5l. Der mangler dog en systematisk mekanismeforklaring. Derfor er det n\u00f8dvendigt at unders\u00f8ge de mikrovaskul\u00e6re komplikationer af diabetes yderligere for at opn\u00e5 de patofysiologiske mekanismer, der er relateret til sygdommens udvikling og fremskridt, og for at udforske potentielle terapeutiske l\u00e6gemidler til kinesisk medicin.<\/p>\n
Med den hurtige udvikling af bioinformatik kan effektiv udnyttelse af de rigelige genekspressionschips og high-throughput-sekventeringsdata til at udf\u00f8re big data mining og analyse af kliniske pr\u00f8ver hj\u00e6lpe med at udforske patogenesen af sygdomme og give flere referencer til klinisk praksis. I denne unders\u00f8gelse brugte vi high-throughput-sekventering til at downloade genekspressionsprofilchipdata om mikrovaskul\u00e6re komplikationer af diabetes fra GEO-databasen til analyse, screenede DEG'er mellem langvarig d\u00e5rlig glyk\u00e6misk kontrol med alvorlige mikrovaskul\u00e6re komplikationer og langvarig d\u00e5rlig glyk\u00e6misk kontrol uden mikrovaskul\u00e6re komplikationer, analyserede DEG'ernes funktion og vejberigelse og analyserede interaktionen mellem proteiner, screenede yderligere vigtige m\u00e5lmolekyler og potentielle kinesiske l\u00e6gemidler, der er involveret i patogenesen af mikrovaskul\u00e6re komplikationer af diabetes, og gav nye ledetr\u00e5de til klinisk diagnose, behandling og forebyggelse.<\/p>\n
<\/p>\n
Diabetes er en gruppe af metaboliske og heterogene sygdomme, som kan v\u00e6re for\u00e5rsaget af genetiske, milj\u00f8m\u00e6ssige og andre faktorer. De fleste patienter med diabetes f\u00e5r alvorlige komplikationer af kronisk hyperglyk\u00e6mi p\u00e5 et bestemt tidspunkt i sygdomsforl\u00f8bet, herunder nyresygdom, retinopati, neuropati og hjerte-kar-sygdom. Der er i \u00f8jeblikket ingen konsensus om patogenesen af mikrovaskul\u00e6re komplikationer, hvilket f\u00f8rer til hypoteser som h\u00e6modynamiske abnormiteter, ikke-enzymatisk proteinglykosylering, \u00f8get aktivitet af polyolkanaler, selvoxidation af v\u00e6v og glykosylering. I klinisk praksis fandt vi ud af, at selvom blodsukkeret ikke var godt kontrolleret i lang tid, var nogle patienter med diabetes stadig fri for mikrovaskul\u00e6re komplikationer. At udforske patogenesen af mikrovaskul\u00e6re komplikationer i diabetes og forudsige den relaterede traditionelle kinesiske medicin ved at analysere forskellen mellem langvarig d\u00e5rlig glyk\u00e6misk kontrol med alvorlige mikrovaskul\u00e6re komplikationer og langvarig d\u00e5rlig glyk\u00e6misk kontrol uden mikrovaskul\u00e6re komplikationer for at give nye ledetr\u00e5de til klinisk forebyggelse og behandling.<\/p>\n
Ved hj\u00e6lp af GEO2R til at analysere og behandle datas\u00e6ttet GSE43950 blev der opn\u00e5et 692 DEG'er, herunder 121 opregulerede gener og 571 nedregulerede gener. Gennem berigelsesanalysen af GO-funktion og KEGG-signalvej i DGE'er ved hj\u00e6lp af DAVID-databasen blev det konstateret, at opregulerede differentielt udtrykte gener hovedsageligt er involveret i reguleringen af blodh\u00e6mostase og koagulation og er forbundet med specifik DNA-binding til kernepromotorsekvenser og NF - \u03ba B-signalvej, AGE-RAGE-signalvej, MAPK-signalvej osv. Nedregulering af differentielt udtrykte gener er hovedsageligt involveret i neutrofil aktivering af immunrespons, NOD-lignende receptorsignalvej, toll-lignende receptorsignalvej, endocytose og andre relaterede processer. Gennem forskning fandt vi ud af, at nogle berigelsesfunktioner og signalkanaler for differentierede gener er relateret til sygdomsprocessen med mikrovaskul\u00e6re komplikationer i diabetes. For eksempel er MAPK-signalvej og AGE-RAGE-signalvej i KEGG-signalvejsberigelsesanalyse, der opregulerer DEG'er, t\u00e6t forbundet med sygdomsprocessen ved diabetes og dens mikrovaskul\u00e6re komplikationer. MAPK-stien har fire hovedforgreninger: ERK, JNK, p38\/MAPK og ERK5. Ved diabetes og dens senkomplikationer er aktiviteten af MAPK i kroppen \u00f8get, hvilket ikke har noget at g\u00f8re med metabolisk kontrol. H\u00f8jt blodsukker kan aktivere MAPK-vejen og spille en vigtig rolle i formidlingen af senkomplikationer. MAPK-banen er t\u00e6t involveret i udviklingen af DR-sygdommen. Ved at h\u00e6mme p38- og ERK-signalvejene mindskes skaderne for\u00e5rsaget af oxidativ stress, hvilket effektivt forsinker den videre udvikling af DR. P38\/MAPK medierer forekomsten af diabetesnefropati, som kan fremme produktionen af reaktive oxygenarter (ROS), mediere frigivelsen af inflammatoriske mediatorer, aktivere RAS-systemet, \u00f8ge det glomerul\u00e6re indre tryk og fremskynde sygdomsprogressionen af DKD. Den rolle, som avancerede glykationsendeprodukter (AGE) - AGE-receptor (RAGE)-signalvejen spiller, er for nylig blevet identificeret i patogenesen af en r\u00e6kke processer, s\u00e5som inflammation, maligne tumorer, diabetes og diabeteskomplikationer og neurodegeneration. Nylige unders\u00f8gelser har vist, at samspillet mellem AGE- og RAGE-receptorer for\u00e5rsager oxidative og pro-apoptotiske reaktioner i forskellige typer celler og deltager i patogenesen af vaskul\u00e6re komplikationer ved diabetes. AGE f\u00f8rer til diabeteskomplikationer gennem to mekanismer: Den ene er, at det tv\u00e6rbindes i biomolekyler for at \u00e6ndre deres biologiske struktur og funktion; den anden er, at det binder sig til relaterede receptorer p\u00e5 celleoverfladen, s\u00e5som RAGE, for at stimulere signalvejen, der f\u00f8rer til forringelse af oxidativ stress. Sammenlignet med raske personer har patienter med diabetes h\u00f8jere koncentrationer af AGE og glukoseoxidationsprodukter og menes at \u00f8ge det oxidative stress gennem interaktion med deres receptorer (RAGE) og derved fremme vaskul\u00e6re komplikationer.<\/p>\n
DEG'er er hovedsageligt beriget i omr\u00e5der, der er relateret til blodh\u00e6mostase, koagulationsregulering, neutrofil aktivering immunrespons og celleapoptose. Proteininteraktionsdatabasen STRING og cytoHubba i Cytoscape-softwaren blev brugt til at analysere DEG'er, og Top10-n\u00f8glegener blev opn\u00e5et. N\u00f8glegener som IL1B, TLR2, TLR4 og CYBB medierede immunreguleringen af kroppen fra flere niveauer, hvilket tyder p\u00e5, at immunreguleringsprocessen er et vigtigt led i forekomsten og udviklingen af mikrovaskul\u00e6re komplikationer i diabetes, og regulering af kroppens immunfunktion kan v\u00e6re et vigtigt m\u00e5l for at forebygge og behandle mikrovaskul\u00e6re komplikationer i diabetes.<\/p>\n
IL-1B, som er en vigtig proinflammatorisk faktor i interleukin-1-cytokinfamilien, er den vigtigste regulator af inflammatorisk respons og deltager i en r\u00e6kke cellul\u00e6re aktiviteter som spredning, differentiering og apoptose. Det er ogs\u00e5 forbundet med smerter og autoimmune reaktioner i kroppen. Forskning har vist, at IL-1B er et vigtigt opstr\u00f8msmolekyle, der igangs\u00e6tter inflammation i bugspytkirtlen under udviklingen af T2DM. Et stort antal eksperimentelle studier har vist, at aktiveringen af inflammatoriske organer og udskillelsen af IL-1B er de vigtigste processer, der driver dannelsen af aterosklerose. De pro-inflammatoriske cytokiner IL-1B, interleukin-6 (IL-6) og interleukin-8 (IL-8) er mediatorer for akutfaserespons, som typisk er forbundet med induktion af oxidativ stress. Oxidativt stress, som er en f\u00e6lles vej til at mediere komplikationerne ved diabetes, medierer mange sene komplikationer ved diabetes, herunder mikrovaskul\u00e6re komplikationer og makroangiopati ved diabetes.
\nTLR'er tilh\u00f8rer den m\u00f8nstergenkendende receptorfamilie og er t\u00e6t forbundet med udviklingen af diabetes. TLR'er kan aktivere det medf\u00f8dte immunsystem og er relateret til patogenesen af insulinresistens, diabetes og aterosklerose, is\u00e6r udtrykket af TLR2 og TLR4. TLR2 udtrykkes hovedsageligt i celler med immunrelaterede funktioner, s\u00e5som dendritiske celler, monocytter og nogle endotelceller. Det deltager i patogenesen af DN ved at regulere cytokinsignalvejen i kroppen. Shao et al. unders\u00f8gte effekten af paeoniflorin p\u00e5 nyrerne hos type 1-diabetes-mus ved at bruge TLR2-knockout-mus og vildtype-kuldkammerater. Det viste sig, at ved at h\u00e6mme TLR2-signalvejen blev albuminuri hos diabetesmus signifikant reduceret, og renal histopatologi blev sv\u00e6kket, hvilket bekr\u00e6ftede, at TLR2 var t\u00e6t forbundet med DN. I mellemtiden er TLR2 en mediator for retinal degeneration som reaktion p\u00e5 oxidativ stress, der fungerer som en bro mellem oxidativ skade og komplementmedierede retinale l\u00e6sioner, hvilket kan antyde et t\u00e6t forhold mellem TLR2 og forekomsten af diabetisk retinopati. I TLR-familien er TLR4 som transmembranproteinreceptor ansvarlig for aktivering af mange signaltransduktionsveje. Kronisk inflammation ved diabetes menes at v\u00e6re relateret til aktiveringen af TLR4. Aly og andre unders\u00f8gelser tyder p\u00e5, at den \u00f8gede ekspression af TLR2 og TLR4 kan spille en vigtig rolle i DN-progression og forv\u00e6rring af insulinresistens hos patienter med type 2-diabetes. Derfor kan TLR2 og TLR4 i TLR-familien v\u00e6re et lovende terapeutisk m\u00e5l for at forebygge eller forsinke type 2-diabetes og dens komplikationer.
\nCYBB koder for gp91phox, som er en vigtig komponent i NADPH-oxidase i fagocytiske celler og en v\u00e6sentlig kilde til oxidativt stress i nyrerne. CYBB medierer produktionen af ROS og er involveret i cellesignalering i forbindelse med differentiering, cellecyklus og apoptose. B\u00e5de diabetespatienter og dyremodeller har bekr\u00e6ftet, at patogenesen af DM kan v\u00e6re medieret af produktionen af ROS i kroppens oxidative stress (OS). Overskuddet af ROS anses for at v\u00e6re den vigtigste mekanisme bag diabeteskomplikationer. \u00d8get produktion af mitokondrie-ROS spiller en vigtig rolle i diabeteskomplikationer (herunder retinopati).
\nVed at kortl\u00e6gge n\u00f8glegener i den centrale medicinske database og opbygge et m\u00e5lnetv\u00e6rk for l\u00e6gemiddelaktive ingredienser fandt man ud af, at de fire hyppigst forekommende traditionelle kinesiske l\u00e6gemidler (scutellaria baicalensis, salvia miltiorrhiza, achyranthes bidentata og yujin) og deres aktive ingredienser kan m\u00e5lrettes mod n\u00f8glegener, der p\u00e5virker de mikrovaskul\u00e6re komplikationer af diabetes. Alle de fire traditionelle kinesiske l\u00e6gemidler har en vis effekt ved at fremme blodcirkulationen og fjerne blodstasis. Salvia miltiorrhiza og yujin er mere almindeligt anvendte l\u00e6gemidler til fremme af blodcirkulationen og fjernelse af blodstasis i klinisk praksis, og de matcher perfekt patogenesen af \"diabetes g\u00e5r ind i kollateraler efter en lang sygdom, og blodstasis opst\u00e5r efter en lang sygdom\". TCM-navnet p\u00e5 diabetes er Xiaoke. Dens patogenese er baseret p\u00e5 yin-mangel og pr\u00e6get af t\u00f8rhed og varme. Langvarig slukning af t\u00f8rst kan let involvere flere organer, p\u00e5virke den normale funktion af qi og blod, for\u00e5rsage yin-mangel, t\u00f8rhed og varme og forbruge kropsv\u00e6sker, hvilket f\u00f8rer til d\u00e5rlig blodcirkulation og blodstase. Blodstase er en vigtig patogenese for diabetes, som er relateret til udviklingen af forskellige kroniske komplikationer. I klinisk praksis bruges kinesisk urtemedicin, der fremmer blodcirkulationen og fjerner blodstasis, ofte til at behandle diabetesrelaterede komplikationer. Moderne farmakologi har ogs\u00e5 vist, at nogle af komponenterne i de ovenn\u00e6vnte traditionelle kinesiske l\u00e6gemidler spiller en vigtig rolle i behandlingen af diabetes og mikrovaskul\u00e6re komplikationer. Flere bioaktive stoffer udvundet af roden fra Scutellaria baicalensis, s\u00e5som baicalein og baicalin, har vist sig at \u00f8ge glukoseforbruget og s\u00e6nke blodsukkerniveauet i kroppen. Tanshinone IIA er en klassisk aktiv ingrediens i Danshen, som har antiinflammatoriske, antioxiderende og antifibrotiske virkninger. Tanshinone IIA kan forbedre smertefuld diabetesneuropati ved at h\u00e6mme ekspressionen og aktiviteten af natriumkanaler af sp\u00e6ndingstypen i dorsalrodsganglier hos rotter, hvilket tyder p\u00e5, at Tanshinone IIA kan v\u00e6re et lovende l\u00e6gemiddel til behandling af DPN. Yuan et al. fandt, at tanshinone IIA kan forbedre lipidmetabolismen, glukosemetabolismen og insulinresistensen hos rotter med type 2-diabetes gennem AMPK-signalvejen induceret af NF - \u03ba B. Curcumin er den vigtigste aktive ingrediens i Curcuma. En systematisk gennemgangsanalyse viste, at curcumin har evnen til at h\u00e6mme oxidativt stress og inflammatoriske processer i kroppen. Nano-curcumin baseret p\u00e5 nanoteknologi betragtes som et potentielt l\u00e6gemiddel til l\u00e6gemiddelbehandling og h\u00e5ndtering af diabetespatienter. \u03b2-ecdysteron er hovedsageligt ansvarlig som en af de aktive ingredienser i Achyranthes chuanxiong, som kan s\u00e6nke blodsukkeret, stabilisere niveauet af NO-metabolitter i kroppen og dermed beskytte nyrerne.<\/p>\n
Ved hj\u00e6lp af informationsmineteknologi baseret p\u00e5 bioinformatik blev der foretaget en analyse af genforskelle mellem langvarig d\u00e5rlig glyk\u00e6misk kontrol med alvorlige mikrovaskul\u00e6re komplikationer og langvarig d\u00e5rlig glyk\u00e6misk kontrol uden mikrovaskul\u00e6re komplikationer, og 10 gener med den st\u00f8rste forskel blev screenet. Yderligere analyse afsl\u00f8rede, at gener som IL1B, TLR2, TLR4 og CYBB spillede en vigtig rolle i udviklingen af mikrovaskul\u00e6re komplikationer ved diabetes, mens traditionelle kinesiske l\u00e6gemidler som salvia miltiorrhiza, scutellaria baicalensis, gurkemeje og achyranthes bidentata og deres aktive ingredienser kan blive nye l\u00e6gemidler til behandling af mikrovaskul\u00e6re komplikationer ved diabetes, hvilket giver nye ideer til yderligere udforskning af den molekyl\u00e6re mekanisme for mikrovaskul\u00e6re komplikationer ved diabetes og s\u00f8gning efter nye terapeutiske l\u00e6gemidler. Denne unders\u00f8gelse har dog stadig f\u00f8lgende mangler. For det f\u00f8rste er pr\u00f8vest\u00f8rrelsen i denne forskningsdatabase lille, og diabetestyper er ikke differentieret, s\u00e5 vi er n\u00f8dt til at udvide pr\u00f8vest\u00f8rrelsen yderligere og forfine diabetesklassificering; For det andet er der mangel p\u00e5 pr\u00e6cis eksperimentel forskning og verifikation. Derfor er det n\u00f8dvendigt yderligere at udforske funktionen af disse vigtige m\u00e5lmolekyler og potentielle l\u00e6gemidler i de mikrovaskul\u00e6re komplikationer af diabetes.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Screening of key genes and pathways of microvascular complications in diabetes and prediction of traditional Chinese medicine by bioinformatics methods In recent years, diabetes related epidemiological research shows that the incidence of hyperglycemia among people over 18 years old in China has reached 11.2%, and the incidence of diabetes continues to rise. Diabetes is a […]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[20],"tags":[],"yoast_head":"\n