A Naringenin hatásai a MiRNS-mRNS profilokra HepaRG sejtekben

Mar 12, 2022


További részletekért forduljon:tina.xiang@wecistanche.com


Absztrakt: Naringenin, természetesflavonoidA citrusfélékben széles körben megtalálható, természetes étrend-kiegészítőként antioxidáns, gyulladáscsökkentő és májvédő tulajdonságokkal rendelkezik. A naringenin szabályozó mechanizmusa azonban az emberi májban továbbra is tisztázatlan. Jelen tanulmányban messenger RNS szekvenálást (mRNS-seq), mikroRNS szekvenálást (miRNS-seq) és valós idejű qPCR-t használtunk a kontroll és a naringeninnel kezelt HepaRG sejtek közötti expressziós különbségek megkülönböztetésére. 1037 differenciálisan expresszált mRNS-t és 234 miRNS-t kaptunk. Az in silico célelőrejelzési és integrációs analízis szerint 20 potenciális miRNS-mRNS párt találtunk.májanyagcsere. Ez a tanulmány az első, amely perspektívát ad a miRNS-mRNS kölcsönhatásokról a naringenin szabályozásában az mRNS-seq és miRNS-seq integrált elemzésével HepaRG sejtekben, amely tovább jellemzi a naringenin élelmiszer-adalékanyagként való táplálkozási értékét.

Kulcsszavak: naringenin; mRNS-seq; miRNS-seq; HepaRG sejtek

4flavonoids anti-inflammatory

kattintson a további termékinformációkért

1. Bemutatkozás

Naringenin, egy természetes flavonoid, bőségesen megtalálható a citrusfélékben és más ehető gyümölcsökben, például a grapefruitban, a narancsban, a bergamottban, a paradicsomban és a fügében [1]. Orális adagolás után a naringenin széles körben elterjedt a gyomor-bél traktusban és a májban [2,3], és molekuláris szerkezetének köszönhetően közvetlen antioxidáns tulajdonságot mutat szabadgyökfogó aktivitása révén, és indukálja az endogén antioxidáns rendszert a májban [4]. Az in vitro és in vivo vizsgálatokból származó növekvő bizonyítékok a naringenin különféle védőképességeit azonosították, mint plgyulladáscsökkentő[5], antioxidáns [6], antifibrózis [Z], és májvédő 4,8| tevékenységek. Ezek a képességek arra utalnak, hogy a diétás naringenin alkalmazható a metabolikus szindróma és a rosszindulatú betegségek megelőzésére, beleértve a fulmináns hepatitistmájbetegség, fibrózis stb. 19,10]. Azonban kevés részletes tanulmány létezik a naringeninnek a máj általános génjére gyakorolt ​​​​szabályozó hatásairól [4].

A mikroRNS-ek (miRNS-ek) a nem kódoló, egyszálú, endogén gének által kódolt, 18-26 nukleotid hosszúságú RNS-molekulák osztálya, amelyek biológiai szabályozó funkciók széles skáláját mutatják a filogenetika, a differenciálódás, a proliferáció és az apoptózis területén. [11]. A miRNS, amely szekvencia-specifikus felismeréssel köti meg a hírvivő RNS-eket (mRNS-eket), negatívan szabályozza a génexpressziót a transzkripció utáni szinten a cél-mRNS-ek lebomlásával [12]. Exogén stimuláció hatására a miRNS expresszió megváltozik, majd a cél-mRNS expressziója szabályozódik. Végül a kiterjedt élettani funkciók megváltoznak, hogy megbirkózzanak az exogén stimuláció okozta kihívásokkal [13]. Megbízhatóbb módszer a miRNS-mRNS célkapcsolatok előrejelzésére, ha az mRNS-seq analízist egyidejűleg integrálják a miRNS-seq analízissel egy adott feldolgozási kontextusban in silico [14].

Ezért célunk az volt, hogy tanulmányozzuk a naringenin globális génekre gyakorolt ​​hatását, és rávilágítsunk a miRNS-mRNS párok lehetséges szabályozási mechanizmusára a májban. Jelen tanulmányban az mRNS expressziós változásait és a miRNS expressziós profilokat vizsgáltuk HepaRGsejtekben mRNS-seq, miRNS-seq, bioinformatikai elemzések és valós idejű qPCR elvégzésével, hogy bizonyítékot nyújtsanak a naringenin természetes étrend-kiegészítőként való potenciáljára.

flavonoids antioxidant

2. Eredmények

2.1. A transzkriptom szekvenálásának elemzése a Naringeninre adott válaszban

Az mRNS expressziós változásainak azonosításaHepaRG sejteka naringenin hatására nyolc komplementer DNS (cDNS) könyvtár a kontrollcsoportban (CK-1, CK-2, CK-3 és CK-4) és a kísérleti csoportban (T-1, T-2, T-3 és T-4) teljes RNS-ből állítottuk elő, és Illumina HiSeq2500 szekvenálásnak vetették alá (Genedenovo Biotechnology Co., Ltd, Guangzhou). , Kína). A kontrollcsoport és a kísérleti csoport szekvenálási és összeállítási eredményeinek áttekintését az 1. táblázat tartalmazza. A génexpressziós változásokat a kezelt és a kontrollcsoportok összehasonlításával elemeztük. Amint az la ábrán látható, a naringeninnek kitett csoport 1037 eltérően expresszált gént (DEG) expresszált a kontrollcsoporthoz képest. Az 1037°-os hőtérkép a kontrollcsoport és a naringenin csoport klaszteranalízisét mutatta (1b ábra; 381 felfelé és 656 lefelé szabályozott gén; S1 táblázat, Kiegészítő anyagok).

Summary of sequence data generated for HepaRG cells transcriptome and quality filtering.

A Gene Ontology (GO) osztályozási rendszere szerint 1037 DEG-t három fő funkcionális kategóriába (biológiai folyamat, sejtkomponens és molekuláris funkció) és 61 alkategóriába soroltak (2. ábra). A biológiai folyamatok közül a sejtes folyamat (731) volt a leggyakrabban képviselt, ezt követi az egyszervezetes folyamat (672) és a biológiai szabályozás (595). A celluláris komponens kategóriában a klaszterek jelentős részét a sejthez (727), a sejtrészhez (721) és az organellumhoz (580) rendelték. A kötődésben (666) és a katalitikus aktivitásban (238) részt vevő gének a molekuláris funkció kategóriában jelentős szerepet kaptak.

Figure 1. Identification of differentially expressed messenger RNAs (mRNAs) in response to naringenin.(a)Volcano plot showed that all non-redundant unigenes were identified in the control group and the naringenin group. The 20,285gray dots represent non-significantly differentially expressed mRNAs, the 381 red dots represent significantly differentially up-regulated mRNAs, and the 656 blue dots represent significantly differentially down-regulated mRNAs; FC(fold change)= the naringenin group/the control group;FDR(false discovery rate), the expected percent of false predictions in the set of predictions;(b)heat map showing 1037 differentially expressed genes(DEGs), comparing the control group with the naringenin group. Each row represents one mRNA, and each column represents a sample. Red, upregulation;blue, downregulation; CK-1,CK-2, CK-3, and CK-4, the control group;T-1, T-2,T-3,and T-4, the naringenin group.

 Gene Ontology (GO) terms categorization of 1037 DEGs. Number of genes: number of target genes in a term. Red, upregulation; green, downregulation; CK, the control group; T, the naringenin group

A Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) besorolását 1037 DEG-re találták, amelyeket a legkisebb q-érték és a legnagyobb génszám szerint a legjobb húsz biokémiai útvonalba soroltak be az útvonal megjegyzésében (3. ábra). A génszám és a jegyzett gének aránya az első öt útvonalon a szisztémás lupus erythematosus (33,8,4 százalék), az alkoholizmus (38,9,67 százalék), a rákos megbetegedések transzkripciós hibája (22, 5,6 százalék), a PI3K-Akt jelátviteli útvonal (34, 8,65 százalék ), valamint komplement és koagulációs kaszkádok (12, 3,05 százalék o). Az öt útvonal között több mint 10 dúsított gén volt. Összességében a naringenin kezelés jelentős hatással volt a HepaRG sejtek globális génexpressziós profiljára. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy az ezekben az útvonalakban részt vevő gének döntő szerepet játszhatnak a naringenin szabályozásában.

Top 20 pathways of Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) terms for 1037 DEGs. GeneNumber: number of target genes in a pathway. RichFactor: ratio of number of target genes divided by number of all the genes in a term or pathway

2.2. A miRNS transzkriptumszintjének elemzése a naringeninre adott válaszban

Ebben a tanulmányban arra törekedtünk, hogy megállapítsuk, vajonnaringeninAz expozíció megváltoztatja a miRNS-ek expressziós szintjét a HepaRG sejtekben. Az expozíció után kis RNS-eket gyűjtöttünk és mértük relatív mennyiségüket az Illumina HiSeq2500 (Genedenovo Biotechnology Co., Ltd, Guangzhou, Kína) segítségével. Amint az a 2. táblázatban látható, nyolc minta tiszta leolvasását állítottuk elő a szennyeződések eltávolítása után. A 2. táblázat áttekintést ad a kis RNS-szekvenálás leolvasásairól a nyers adatoktól a kiváló minőségűekig és minőségi szűréssel. A kis RNS-ek hossz-eloszlása ​​hasonló volt a könyvtárak között, mivel a 21-23 nt RNS-ek voltak a legnagyobb mennyiségben (4. ábra). ).

. Summary of sequence data generated for HepaRG cells' small RNA and quality filtering.

bution of the small RNA sequence. CK-1, CK-2, CK-3, and CK-4, the control group; T-1, T-2, T- 3, and T-4, the naringenin group. Figure 4. The length distribution of the small RNA sequence. CK-1, CK-2, CK-3, and CK-4, the control group; T-1, T-2, T-3, and T-4, the naringenin group.

Az összes kis RNS-t a GeneBank adatbázisban (Release 209.0) és az Rfam adatbázisban (11.0) sorba rendezték, hogy azonosítsák és eltávolítsák a riboszómális RNS-t (rRNS), a kis feltételes RNS-t (scRNS), kis nukleoláris (snoRNS), kis nukleáris (snRNS) és transzfer RNS (tRNS). A referenciagenomnak megfelelően ezeket az exonokra, intronokra és ismétlődő szekvenciákra leképezett kis RNS-eket is eltávolítottuk. A szűrő kis RNS-eket a miRBase adatbázisban (Release 21) kerestük, hogy azonosítsuk a miRNS-eket. A 3373 miRNS hőtérképe a kontrollcsoport és a naringenin csoport klaszteranalízisét mutatja az 5a. ábrán. A naringenin expozícióban és a kontroll mintákban elemzett 3373 miRNS Illumina HiSeq2500 profilja azt mutatta, hogy összesen 234 eltérően expresszált miRNS (DEM, 174 felfelé és 60 lefelé szabályozott; S2 táblázat, Kiegészítő anyagok) volt kimutatható a HepaRG5b sejtekben (Figure) .

re 5. Identification of differentially expressed microRNA (miRNAs) in response to naringenin. (a) Heat map of 3373  expressed miRNAs in response to naringenin. Each row represents one miRNA, and each column represents a sample.  Red, upregulation; blue, downregulation; CK-1, CK-2, CK-3, and CK-4, the control group; T-1, T-2, T-3, and T-4, the  naringenin group; (b) scatter plot showing 234 DEMs (174 up- and 60 down-regulated) comparing the control group with  the naringenin group. Each dot represents one miRNA. Red, upregulation; green, downregulation; blue, non-significance.  CK, the control group; T, the naringenin group. 2.3. Target Prediction and Integration Analysis of mRNA and miRNA Expression Profiles in  Response to Naringenin Acting at the post-transcriptional level, miRNAs silence and/or down-regulate cellular mRNA gene expression by target RNA cleavage. To predict the target genes of 234  DEMs, we performed computational analyses using the RNAhybrid (v2.1.2) + svmlight  (v6.01), Miranda (v3.3a), and TargetScan (Version: 7.0). The simultaneous profiling of 234  DEMs and 1037 DEGs levels in silico can identify the presumptive target mRNAs of miRNAs. We selected the intersection of DEGs and target genes of DEMs, and then performed  bioinformatics analysis on these intersection genes. A total of 5607 negative miRNAmRNA pairs for naringenin treatment were obtained, with the involvement of 216 DEMs  and 681 DEGs (Table S3, Supplementary Materials). In line with the GO classification sysFigure 5. Identification of differentially expressed microRNA (miRNAs) in response to naringenin. (a) Heat map of 3373 expressed miRNAs in response to naringenin. Each row represents one miRNA, and each column represents a sample. Red, upregulation; blue, downregulation; CK-1, CK-2, CK-3, and CK-4, the control group; T-1, T-2, T-3, and T-4, the naringenin group; (b) scatter plot showing 234 DEMs (174 up- and 60 down-regulated) comparing the control group with the naringenin group. Each dot represents one miRNA. Red, upregulation; green, downregulation; blue, non-significance. CK, the control group; T, the naringenin group.

2.3. A naringeninre adott mRNS és miRNS expressziós profilok célelőrejelzése és integrációs elemzése

A poszt-transzkripciós szinten a miRNS-ek elnémítják és/vagy leszabályozzák a celluláris mRNS génexpressziót a cél-RNS hasításával. A 234 DEM célgénjének előrejelzéséhez számítógépes elemzéseket végeztünk az RNAhybrid (v2.1.2) plusz tetőablak (v6) segítségével. .{11}}1), Miranda (v3.3a) és TargetScan (Verzió:7.0). A 234 DEM és 1037 DEG szint egyidejű profilozása in silico képes azonosítani a miRNS-ek feltételezett cél-mRNS-eit. Kiválasztottuk a DEG-k és a DEM-ek célgének metszéspontját, majd bioinformatikai elemzést végeztünk ezeken a metszéspont-géneken. Összesen 5607 negatív miRNS-mRNS párt kaptunk naringenin kezeléshez, 216 DEM és 681 DEG bevonásával (S3 táblázat, kiegészítő anyagok). A GO osztályozási rendszernek megfelelően 681 DEG-t 58 alkategóriába soroltak (6. ábra). Az első három alkategória nem változott három fő funkcionális kategóriában a transzkriptom szekvenálási elemzéshez képest (2. és 6. ábra).

 Gene Ontology terms categorization of 681 DEGs. Number of genes: number of target genes in a term. Red,  upregulation; green, downregulation; CK, the control group; T, the naringenin group.

5607 negatív miRNS-mRNS pár 681°-os útvonal-dúsítási analízise azonosította a legjobb húsz útvonalat a legkisebb q-érték és a legnagyobb génszám szerint a naringenin expozíció utáni útvonal annotációjában (7. ábra): PI3K-Akt jelátviteli útvonallal (25,8.96). százalék) ez a nyolcadik útvonal és a második legelterjedtebb.

Top 20 pathways of KEGG terms for 681 DEGs. GeneNumber: number of target genes in  a pathway. RichFactor: ratio of number of target genes divided by number of all the genes in a  term or pathway. 2.4. Real-Time qPCR Validation of Naringenin Regulation in Liver Metabolism and Potential  Regulatory miRNA-mRNA Pairs According to global gene function annotations, literature review, and their potential  relationship with naringenin-responsive miRNAs, 19 DEGs (ALOX15, CA9, TH, HKDC1,  NDUFA4L2, RRM2, ACSL5, PLA2G4C, LIPT2, UGDH, FTCD, ABAT, AZIN2, HS6ST3,  B4GALT6, GUSB, DCT, ALAS2, and MAT1A) were manually selected as representatives  for their potential roles in liver metabolism. In addition, the PI3K–Akt signaling pathway  had been significantly enriched (fourth in the KEGG of RNA-seq analysis, Figure 3; eighth  in the KEGG of miRNA-RNA-seq analysis, Figure 7); therefore, 11 DEGs (PDGFRB,  CSF1R, FGFR2, IL2RG, IL7R, ITGB4, GNG4, PCK1, CREB3L3, CREB3L1, and NFκB1) among the PI3K–Akt signaling pathway were screened out. We here described the interaction between the 30 DEGs and 11 human miRNAs (hsamiR-1306-5p, hsa-miR-627-3p, hsa-miR-194-3p, hsa-miR-676-3p, hsa-miR-6837-5p, hsamiR-429, hsa-miR-100-3p, hsa-miR-194-5p, hsa-miR-519a-3p, hsa-miR-7-5p, and hsa-miR- 200a-5p), including 20 negative miRNA–mRNA interactions (Figure 8). As shown in Figure 8, a single miRNA can regulate multiple target mRNAs and vice versa (e.g., ABAT,  HS6ST3, B4GALT6, and DCT could possibly be simultaneously regulated by hsa-miR-429;  HS6ST3 may be simultaneously regulated by hsa-miR-429, hsa-miR-100-3p, hsa-miR- 519a-3p, hsa-miR-676-3p, hsa-miR-7-5p, and hsa-miR-194-5p; some DEGs had no paired  DEMs). The expression profiles of 19 DEGs related to liver metabolism and 11 DEGs  among the PI3K–Akt signaling pathway were further validated using real-time qPCR  (Figure 9a,b). The expression level of 11 human miRNAs (two up- and nine down-regulated) was further assessed for naringenin-induced changes by real-time qPCR consistent  with sequencing results (Figure 9c). Although there were some quantitative differences  Figure 7. Top 20 pathways of KEGG terms for 681 DEGs. GeneNumber: number of target genes in a pathway. RichFactor: ratio of number of target genes divided by number of all the genes in a term or pathway

2.4. A naringenin szabályozás valós idejű qPCR validálása a máj metabolizmusában és a lehetséges szabályozó miRNS-mRNS párokban

Globális génfunkciós annotációk, irodalmi áttekintés és a naringeninre reagáló miRNS-ekkel való lehetséges kapcsolatuk szerint 19 DEG (ALOX15, CA9, TH, HKDC1, NDUFA4L2, RRM2, ACSL5, PLA2G4C, LIPT2, UGDH, FTCD, ABAT, AZSTIN2, , B4GALT6, GUSB, DCT, ALAS2 és MAT1A) manuálisan választották ki a máj metabolizmusában betöltött lehetséges szerepeik képviselőiként. Ezenkívül a PI3K-Akt jelátviteli útvonal jelentősen feldúsult (negyedik az RNS-seq elemzés KEGG-jében, 3. ábra; a nyolcadik a miRNS-RNS-seq analízis KEGG-jében, 7. ábra); ezért.11 DEG-et (PDGFRB. CSF1R. FGFR2, IL2RG, IL7R, ITGB4, GNG4, PCK1, CREB3L3, CREB3L1 és NFkB1) szűrtünk ki a PI3K-Akt jelátviteli útvonalak közül.

Itt leírtuk a 30°-os és 11 emberi miRNS-ek (hsa-miR-1306-5p, hsa-miR-627-3p, hsa-miR-194-3p, hsa-miR{{9) közötti interakciót. }}p, hsa-miR-6837-5p, hsa-miR-429, hsa-miR-100-3p, hsa-miR-194-5p, hsa-miR{{19} }a-3p, hsa-miR-7-5p és hsa-miR-200a-5p, beleértve 20 negatív miRNS-mRNS kölcsönhatást (9. ábra). A 9. ábrán látható módon egyetlen miRNS több cél-mRNS-t is szabályozhat, és fordítva (pl. az ABAT HS6ST3, B4GALT6 és DCT egyidejűleg szabályozható a hsa-miR-429 segítségével; a HS6ST3 egyidejűleg szabályozható a hsa-miR-rel -429, hsa-miR-100-3p,hsa-miR-519a-3p, hsa-miR-676-3p, hsa-miR-7-5 p és hsa-miR{50}}p; néhány DEG-nek nem volt páros DEM-je). A májmetabolizmushoz kapcsolódó 19 DEG expressziós profilját és a PI3K-Akt jelátviteli útvonalon belüli 11 DEG expressziós profilját tovább validáltuk valós idejű qPCR segítségével (9a, b ábra). 11 humán miRNS expressziós szintjét (két felfelé és kilenc lefelé szabályozott) tovább értékeltük a naringenin által kiváltott változásokra valós idejű qPCR segítségével, összhangban a szekvenálási eredményekkel (9c. ábra). Bár volt némi mennyiségi különbség a két analitikai platform között, az RNS-seq adatok és a valós idejű PCR közötti hasonlóságok arra utalnak, hogy az RNS-seq adatok reprodukálhatók és megbízhatóak.

Putative miRNA–mRNA negative correlation network in response to naringenin. Rectangular nodes, mRNAs; diamond nodes, miRNAs.

ure 9. Relative mRNA and miRNA expression of the control group and the naringenin group, in respect to RNA-seq  and real-time qPCR. (a) The 19 genes involved in liver metabolism; (b) 11 genes involved in the PI3K–Akt signaling pathway; (c) 11 putative regulatory miRNAs. Y-axis represents log2 (FC); FC (fold change) = the naringenin group/the control  group. The dashed line indicated fold change data of 2.0. Values are the mean ± SD (n = 4).  3. Discussion and Conclusions  The findings discussed here reveal the first detailed information regarding parallel  mRNA and miRNA expression changes in HepaRG cells in response to naringenin. We  performed an integrative analysis of these data including 234 DEMs and 1037 DEGs induced by naringenin, which provide global insight into the miRNA–mRNA interactions  of naringenin in the regulatory mechanism. According to the gene function annotations  and literature review, 19 DEGs related to metabolism were screened out. In particular, the  PI3K–Akt signaling pathway was significantly enriched both in analysis of transcriptome  sequencing (the third-most abundant, and ranked fourth) and integration analysis of  miRNA-mRNA expression profiles (the second-most abundant, and ranked eighth) in responses to naringenin. In addition, 11 DEGs in the PI3K–Akt signaling pathway were further validated using real-time qPCR analysis. In this work, we constructed a miRNAmRNA regulatory network according to the DEMs and DEGs datasets and miRNA-targeting information. Some studies have demonstrated that the miRNA–mRNA regulatory  network responds to liver damage, including hepatocellular carcinoma and oxidative  stress [15]. Although several miRNA-induced RNA activation phenomena were identified  [16], under most circumstances, the negative correlation between miRNAs and their target  mRNAs is often considered support for miRNA targeting [17]. Ultimately, 20 miRNAmRNA negative correlation pairs were identified with the involvement of liver metabolism and the PI3K–Akt signaling pathway.  With regard to global genes, we addressed our particular research question using  pathway analysis to highlight 19 DEGs related to the functional clusters: metabolism, including Lipid metabolism (ALOX15, ACSL5, PLA2G4C, and B4GALT6), Energy metabolism (CA9 and NDUFA4L2), Metabolism of cofactors and vitamins (TH, LIPT2, and  Figure 9. Relative mRNA and miRNA expression of the control group and the naringenin group, in respect to RNA-seq and real-time qPCR

ure 9. Relative mRNA and miRNA expression of the control group and the naringenin group, in respect to RNA-seq  and real-time qPCR. (a) The 19 genes involved in liver metabolism; (b) 11 genes involved in the PI3K–Akt signaling pathway; (c) 11 putative regulatory miRNAs. Y-axis represents log2 (FC); FC (fold change) = the naringenin group/the control  group. The dashed line indicated fold change data of 2.0. Values are the mean ± SD (n = 4).  3. Discussion and Conclusions  The findings discussed here reveal the first detailed information regarding parallel  mRNA and miRNA expression changes in HepaRG cells in response to naringenin. We  performed an integrative analysis of these data including 234 DEMs and 1037 DEGs induced by naringenin, which provide global insight into the miRNA–mRNA interactions  of naringenin in the regulatory mechanism. According to the gene function annotations  and literature review, 19 DEGs related to metabolism were screened out. In particular, the  PI3K–Akt signaling pathway was significantly enriched both in analysis of transcriptome  sequencing (the third-most abundant, and ranked fourth) and integration analysis of  miRNA-mRNA expression profiles (the second-most abundant, and ranked eighth) in responses to naringenin. In addition, 11 DEGs in the PI3K–Akt signaling pathway were further validated using real-time qPCR analysis. In this work, we constructed a miRNAmRNA regulatory network according to the DEMs and DEGs datasets and miRNA-targeting information. Some studies have demonstrated that the miRNA–mRNA regulatory  network responds to liver damage, including hepatocellular carcinoma and oxidative  stress [15]. Although several miRNA-induced RNA activation phenomena were identified  [16], under most circumstances, the negative correlation between miRNAs and their target  mRNAs is often considered support for miRNA targeting [17]. Ultimately, 20 miRNAmRNA negative correlation pairs were identified with the involvement of liver metabolism and the PI3K–Akt signaling pathway.  With regard to global genes, we addressed our particular research question using  pathway analysis to highlight 19 DEGs related to the functional clusters: metabolism, including Lipid metabolism (ALOX15, ACSL5, PLA2G4C, and B4GALT6), Energy metabolism (CA9 and NDUFA4L2), Metabolism of cofactors and vitamins (TH, LIPT2, and  Figure 9. Relative mRNA and miRNA expression of the control group and the naringenin group, in respect to RNA-seq and real-time qPCR

5flavonoids anticancer

3. Megbeszélés és következtetések

Az itt tárgyalt eredmények felfedik az első részletes információkat a párhuzamos mRNS és miRNS expressziós változásokról a HepaRG sejtekben válaszulnaringenin. Ezen adatok integrált elemzését végeztük el, beleértve a naringenin által indukált 234 DEM-et és 1037 DEG-et, amelyek globális betekintést nyújtanak a naringenin miRNS-mRNS kölcsönhatásaiba a szabályozó mechanizmusban. A génfunkciós annotációk és az irodalmi áttekintés alapján 19 anyagcserével kapcsolatos DEG-t szűrtünk ki. Különösen a PI3K-Akt jelátviteli útvonal jelentősen gazdagodott mind a transzkriptom szekvenálás elemzésében (a harmadik legbőségesebb és a negyedik helyen), mind a miRNS-mRNS expressziós profilok integrációs elemzésében (a második leggyakrabban előforduló és a nyolcadik helyen). a naringeninre adott válaszként. Ezenkívül a PI3K-Akt jelátviteli útvonal 11 DEG-jét tovább validáltuk valós idejű qPCR elemzéssel. Ebben a munkában miRNS-mRNS szabályozó hálózatot építettünk fel a DEMs és DEGs adatkészletek és a miRNS-célzó információk alapján. Egyes tanulmányok kimutatták, hogy a miRNS-mRNS szabályozó hálózat reagálmájkárosodásideértve a hepatocelluláris karcinómát és az oxidatív stresszt [15]. Bár számos miRNS-indukált RNS-aktivációs jelenséget azonosítottak [16], a legtöbb esetben a miRNS-ek és a cél-mRNS-eik közötti negatív korrelációt gyakran a miRNS-célzás támogatásának tekintik [17]. Végül 20 miRNS-mRNS negatív korrelációs párt azonosítottak a máj metabolizmusának és a PI3K-Akt jelátviteli útvonalnak a részvételével.

Ami a globális géneket illeti, sajátos kutatási kérdésünkkel útútelemzést használtunk, hogy kiemeljük a funkcionális klaszterekhez kapcsolódó 19 DEG-et: anyagcsere, beleértve a lipid metabolizmust (ALOX15, ACSL5, PLA2G4C és B4GALT6), energiaanyagcsere (CA9 és NDUFA4L2) , Kofaktorok és vitaminok metabolizmusa (TH, LIPT2 és FTCD), aminosav-anyagcsere (RRM2, AZIN2, DCT, ALAS2 és MAT1A), glikán bioszintézis és metabolizmus (HS6ST3 és GUSB), valamint szénhidrát-anyagcsere" (HKDC1, PCK1, UGDH és ABAT). Ez az anyagcserében feldúsult 19°C elsősorban az inzulinérzékenységben, a lipid felhalmozódásban, a glikogén raktározásában és az energiafelhasználásban játszik szerepet. Korábbi tanulmányok arról számoltak be, hogy az ALOX15 leszabályozása alkohol által kiváltott egerek májkárosodásában[18], A CA9 BALB/C egerekben [19], a THin nem alkoholos zsírmájbetegség (NAFLD)[20], a HKDC1[21] és az UGDH [22] fokozott szabályozása jelentősen enyhítheti az oxidatív stresszt, a lipid felhalmozódást és a májkárosodást. Az NDUFA4L2 leütése elnyomta a ROS-felhalmozódást hepatocelluláris karcinóma (HCC) sejtekben [23]. Az RRM2 elnémítása gátolta az NCI-H929 sejtproliferációt [24], az FTCD túlzott expressziója pedig gátolta a sejtproliferációt azáltal, hogy elősegítette a DNS károsodását és sejtapoptózist indukált HCC sejtekben [25]. Az ACSL5 ablációja javította az inzulinérzékenységet, növelte az energiafelhasználást, és késleltette a triglicerid felszívódását egerekben [26]. A DCT-kiegészítés javította az életkorral összefüggő májzsugorodást és -gyulladást [27]. A PLA2G4C knockdown sejtekben a zsírsav és a hepatitis C vírus stimulációja következtében kialakuló lipidcseppképződés károsodott [28]. A LIPT2 leszabályozása gátolta a zsírsavszintézist [29]. Az ABAT [30], AZIN2 [31], B4GALT6 [32], HS6ST3 [33] és GUSB [34] fokozott szabályozása elősegítheti a zsírsavak és a glikogén lebomlását. Az ALAS2 túlzott expressziója javíthatja a máj hematopoetikus kapacitását [35l, a hepatocitákban expresszált MAT1A pedig megőrizte e sejtek differenciált állapotát [36]. A fent leírt eredményekkel összhangban ezeknek a metabolikus géneknek a szabályozása eredményeinkben kedvező lehet a naringeninre adott válaszként történő metabolizmus javítására.

A PI3K-Akt jelátviteli útvonal támpontokat adhat az anyagcserében, a gyulladásban és az oxidatív stresszben szerepet játszó molekuláris mechanizmusokhoz [37], amelyek kulcsszerepet játszanak a naringeninre adott válaszban. A PI3K-Akt jelátviteli útvonalnak változatos downstream hatásai vannak a sejtmetabolizmusra a tápanyag-transzporterek és a metabolikus enzimek közvetlen szabályozása, vagy a transzkripciós faktorok szabályozása révén, amelyek szabályozzák a metabolikus útvonalak kulcsfontosságú összetevőinek expresszióját [38,39], beleértve a glükóz metabolizmust és bioszintézist. makromolekulák termelése és a redox egyensúly fenntartása. Beszámoltak arról, hogy a PDGFRB elnémítása gátolta a májcsillagsejtek aktivációját és proliferációját, és javította a májfibrózist [40]. A CSF1R és az FGFR2 kollaboratív gátlása várhatóan fokozza a daganatellenes hatásokat azáltal, hogy megcélozza az immunelkerülést és az angiogenezist a tumor mikrokörnyezetében [41]. Az ITGB4 leütése elnyomta a glikolízist a rákkal összefüggő fibroblasztokban [42]. A PCK1 genetikai leütése megakadályozta az oxidatív fluxus, az oxidatív stressz és a gyulladás zsírsavak által kiváltott növekedését [43], amely összefüggésben volt az inzulin által szabályozott jelátviteli útvonalakkal is [44]. Kimutatták, hogy a nukleáris CREB3L3 túlzott expressziója szisztémás lipolízist, máj ketogenezist és inzulinérzékenységet indukált megnövekedett energiafelhasználással [45]. A CREB3L1 gátlása állítólag blokkolta a rák invázióját és az áttéteket [46]. Az NFkB az immunfejlődés, az immunválaszok, a gyulladás és a rák kulcsfontosságú szabályozója [47]. Jól bebizonyosodott, hogy az NFkB elnyomása gyulladásgátló jeleket vált ki, és csökkenti a gyulladást [48]. A PI3K-Akt jelátviteli útvonalon eredményeink azt mutatták, hogy a naringenin jelentősen csökkentette a PDGFRB, PCK1, CREB3L1 és NFkB1 mRNS expresszióját a rokon miRNS-ekkel (has-miR-1306-5p és hsa-miR{{40}). }p) jelentősen leszabályozott. Emiatt adataink arra utalnak, hogy a naringenin a PI3K-Akt jelátviteli útvonal gátlásán keresztül üdvözítő szerepet játszhat a gyulladáscsökkentő, antioxidatív stresszben és a metabolizmus javításában.

Ez a tanulmány volt az első, amely integrálta az mRNS-seq és a miRNS-seq analízisét a májban a naringeninre adott válaszként, és perspektívát adott a naringenin szabályozásában a metabolizmusra. Ami az anyagcserét és a PI3K-Akt jelátviteli útvonalat illeti, a 11 DEM, 30 DEG és 20 miRNS-mRNS pár további kutatást igényel a naringenin aktivitása tekintetében. Ennek a kutatásnak vannak bizonyos korlátai; például a naringenin dózis- és időfüggő hatásai a miRNS-mRNS kölcsönhatásokban még mindig tisztázatlanok voltak. Bár az in silico elemzett miRNS-ek szabályozó képességet sugalltak, funkciójukat tovább kell igazolni egy élő rendszeren belüli meghatározott kontextusban. Összefoglalva, előzetes kutatást nyújtottunk az mRNS és miRNS expresszió elemzésére és az anyagcsere profilozására. A miRNS-mRNS párok szabályozó mechanizmusa további lehetséges bizonyíték lehet a naringenin táplálkozási értékének megjegyzésére.

Effects on protection liver of cistanche

4. Anyagok és módszerek

4.1. Vegyszerek és reagensek

A HepaRG sejtvonalat eredetileg a Biopredic International-től (Rennes, Franciaország) vásárolták. Az RPMI{0}} táptalajt és a penicillin-sztreptomicin-glutamin oldatot a Gibco-tól (Gaithersburg, MD, USA) szereztük be. A magzati szarvasmarha szérumot (FBS) a Corningtől (Auckland, Új-Zéland) vásároltuk. A naringenint és a dimetil-szulfoxidot (DMSO) a Sigma-Aldrich-től (St. Louis, MO, USA) szereztük be. A TRIzolTM reagenst a Thermo Fisher (Carlsbad, CA, USA) szállította. Az ultratiszta vizet Milli-O akadémiai víztisztító rendszerrel (Millipore, Bedford, MA, USA) tisztították. Az összes többi reagens az elérhető legmagasabb analitikai minőségű kereskedelmi forgalomba hozott termék volt.

4.2. HepaRG sejtkultúra

A HepaRG sejteket 5×10* sejt/cm-ben hatlyukú lemezekre oltottuk, és RPMI-1640 tápközegben növesztettük, 100 uM naringeninnel vagy anélkül tenyésztettük 48 órán keresztül, és kiegészítettük 10% FBS-sel és 1% antibiotikummal. (100 U/ml penicillin és 100 ug/ml sztrepto-micin) 37°C-on párásított 5%-os CO, inkubátorban. A CK-1, CK-2, CK-3 és CK-4 a kontroll-ellenőrző csoportra utal; A T-1, T-2, T-3 és T-4 a 100 μM naringeninnel kezelt csoportra vonatkozik. Az 1-es, 2-es, 3-as és 4-es számok négy független, ismételt kísérletből származó mintákat jelölnek.

4.3. Teljes RNS extrakció

A HepaRG sejteket kétszer mostuk jéghideg foszfáttal pufferolt sóoldattal (PBS), és TRIzolTM reagenssel gyűjtöttük össze a gyártó ajánlása szerint. Az egyes minták RNS minőségének és mennyiségének mérésére Thermo Scientific NanoDropTM2000 c spektrofotométereket (Wilmington, DE, USA) használtunk a gyártó protokollja szerint.

4.4.RNS-szekvenálás

Az mRNS-t Oligo(dT) gyöngyökkel dúsítottuk, majd a dúsított mRNS-t fragmentáltuk, és véletlenszerű primerekkel cDNS-vé reverz transzkripciót végeztünk OiaOuick PCR extrakciós kittel (Qiagen, Venlo, Hollandia). A 18-30 nt mérettartományban lévő RNS-molekulákat poliakrilamid gélelektroforézissel dúsítottuk. Hozzáadtuk a 3' és 5' adaptereket, majd a dúsított RNS-eket a QiaQuick PCR extrakciós kittel reverz transzkripcióval végeztük a gyártó utasításai szerint (Qiagen, Venlo, Hollandia). A ligációs termékeket agaróz gélelektroforézissel méret szerint szelektáltuk. Négy minta volt a naringenin csoportban és négy minta a kontrollcsoportban. Mindegyik minta két cDNS könyvtárat generált: az egyiket az mRNS-seq, a másikat a miRNS-seg számára. A PCR-rel amplifikált termékeket feldúsítottuk, hogy rendre 16 cDNS-könyvtárat hozzunk létre, és Ⅲlumina HiSeq2500 alkalmazásával szekvenáltuk a Genedenovo Biotechnology Co. (Guangzhou, Kína). Az RNS és a kis RNS szekvenálási adatait az NCBI Sequence Read Archive-ban helyeztük el (hozzáférési számok SRR13675952-től SRR13675963-ig).

4.5. Valós idejű qPCR

Az mRNS cDNS-vé történő transzkripcióját a GoScriptTM Reverse Transcription System (Promega, Madison, WI, USA) segítségével végeztük 3 ug teljes RNS-ből, a gyártó utasításai szerint. A miRNS-analízishez a cDNS-szintézist a miRNS First Strand cDNS-szintézissel (Tailing Reaction, Sangon Biotech, Shanghai, Kína) hajtottuk végre 2 ug teljes RNS-ből.

GoTaq® qPCR Master Mix-el(Promega, Madison, WI, USA) egy LightCycler 480-on (Roche, Mannheim, Németország), a gyártó ajánlása szerint. A termikus ciklusos eljárás kezdeti denaturálással kezdődött 95 °C-on 10 percig. Ezt követte 45 ciklus denaturálás 10 másodpercig 95 fokon, primer kötés 20 másodpercig 60 fokon, és megnyújtás 20 sat 72 fokon. Az eljárás egy végső amplifikációval zárult 95 °C-on 5 másodpercig, 65 °C-on 1 percig, egy disszociációs görbe hozzáadásával és egy hűtési lépéssel. A primereket a Sangon Biotech-től (Sanghaj, Kína) vásároltuk. Az aláírás érvényesítéséhez használt primer pár szekvenciákat a 3. és 4. táblázat írja le. A Ct-értékeket -aktinra vagy U6-ra vonatkoztatva számítottuk ki.

image

image

4.6.Bioinformatikai elemzés és statisztika

A DEG-eket és a DEM-eket R-alapú szoftvercsomag segítségével azonosították. A DEG-ek és DEM-ek kiválasztásának küszöbértéke q-érték (korrigált p-érték) volt, kisebb vagy egyenlő, mint 0.05 és a változás (FC) nagyobb vagy egyenlő, mint 2 vagy kisebb 0,5 vagy egyenlő. A DEG-ek és DEM-ek elemzéséhez KEGG és GO osztályozást használtak, beleértve a molekuláris funkciókat, a biológiai folyamatokat és a sejtkomponenseket.

A biológiai vizsgálat eredményeit négy független GraphPad Prism 8 kísérleten alapuló átlag ± SD formájában mutatjuk be.

Kiegészítő anyagok: Az alábbiak elérhetők online a https://www.mdpi.com/1422-0 067/22/5/2292/s1 címen: S1 táblázat: 1037 differenciálisan expresszált mRNS azonosítása a naringenin hatására; S2 táblázat: A naringeninre adott válaszként 234 differenciálisan expresszált miRNS azonosítása; S3 táblázat: 5607 negatív miRNS-mRNS pár azonosítása naringeninre adott válaszként, összesen 216 DEM és 681 DEG bevonásával

Hivatkozások

1. Szalehi, B.; Fokou, PVT A Naringenin terápiás potenciálja: A klinikai vizsgálatok áttekintése. Pharmaceuticals 2019, 12, 11. [CrossRef] [PubMed]

2. Bai, Y.; Peng, W.; Yang, C.; Zou, W.; Liu, M.; Wu, H.; Fan, L.; Ajak.; Zeng, X.; Su, W. A Naringin és az Active Metabolite Naringenin farmakokinetikája és metabolizmusa patkányokban, kutyákban, emberekben és a fajok közötti különbségek. Elülső. Pharmacol. 2020, 11, 364. [CrossRef]

3. Joshi, R.; Kulkarni, YA; Wairkar, S. A Naringenin farmakokinetikai, farmakodinamikai és formulázási vonatkozásai: Frissítés. Life Sci. 2018, 215, 43–56. [CrossRef]

4. Hernández-Aquino, E.; Muriel, P. A naringenin jótékony hatásai májbetegségekben: Molekuláris mechanizmusok. World J. Gastroenterol. 2018, 24, 1679–1707. [CrossRef]

5. Wang, Q.; Ó, Y.; Ölelés.; Wen, C.; Yue, S.; Chen, C.; Xu, L.; Xie, J.; Dai, H.; Xiao, H.; et al. A Naringenin enyhíti az alkoholmentes zsírmájbetegséget azáltal, hogy csökkenti az NLRP3/NF-κB útvonalat egerekben. Br. J. Pharmacol. 2020, 177, 1806–1821. [CrossRef]

6. Khan, TH; Ganaie, MA A naringenin megakadályozza a doxorubicin által kiváltott toxicitást a veseszövetekben azáltal, hogy szabályozza az oxidatív és gyulladásos inzultusokat Wistar patkányokban. Boltív. Physiol. Biochem. 2020, 126, 300–307. [CrossRef]

7. Wang, J.; Ding, Y.; Zhou, W. Albumin önmódosított liposzómák májfibrózis kezelésére SPARC-függő útvonalakon keresztül. Int. J. Pharm. 2020, 574, 118940. [CrossRef]

8. Komecsi, L.; Govender, K.; Mofo Mato, EP; Hurchund, R.; Owira, PMO Az oxidatív stressz csökkentésével a naringenin enyhíti a hiperglikémia által kiváltott májnukleáris faktor eritroid 2-kapcsolódó 2-es faktor fehérje növekedését. J. Pharm. Pharmacol. 2020, 72, 1394–1404. [CrossRef] [PubMed]

9. Rossino, MG; Casini, G. Nutraceuticals for the Treatment of Diabetic Retinopathia. Nutrients 2019, 11, 771. [CrossRef] [PubMed]

10. Hernández-Aquino, E.; Quezada-Ramírez, MA; Silva-Olivares, A.; Casas-Grajales, S.; Ramos-Tovar, E.; Flores-Beltrán, RE; Segovia, J.; Shibayama, M.; Muriel, P. A Naringenin csökkenti a májfibrózis progresszióját a máj csillagsejtek inaktiválásával és a profifibrogén utak inaktiválásával. Eur. J. Pharmacol. 2019, 865, 172730. [CrossRef] [PubMed]


Akár ez is tetszhet