Global transcriptionele respons op koolzuur anhydrase IX deficiëntie in de maag van de muis

Global transcriptie reactie op koolzuuranhydrase IX-deficiëntie in de maag van de muis
Abstract achtergrond
Koolzuur anhydrases (CA's) zijn een familie van enzymen die de pH homeostase in verschillende weefsels te reguleren. CA IX is een bijzonder lid van deze familie omdat naast de basis CA functie, is betrokken bij een aantal andere fysiologische en pathologische processen. Functies voorgesteld voor CA IX omvatten rol bij celadhesie en kwaadaardige invasie. Bovendien, CA IX waarschijnlijk reguleert celproliferatie en -differentiatie, wat werd aangetoond in Car9
- /- muizen. Deze muizen hadden maag pit celhyperplasie en uitputting van chief cellen; De specifieke moleculaire mechanismen achter de waargenomen fenotypes onopgehelderd. Daarom wilden we het effect van CA IX deficiëntie op hele genoom genexpressie in maagslijmvlies bestuderen. Dit werd gedaan met behulp van Illumina Sentrix ®Mouse-6 Expression BeadChip arrays. De expressie van verschillende genen met een opmerkelijke voudige verandering waarden werd bevestigd door QRT-PCR.
Resultaten
CA IX-deficiëntie veroorzaakte de inductie van 86 genen en onderdrukking van 46 genen in het maagslijmvlies. Er was 92,9% concordantie tussen de verkregen door middel van microarray-analyse en QRT-PCR resultaten. Het differentieel tot expressie van genen opgenomen die betrokken zijn bij ontwikkelingsprocessen en celdifferentiatie. Bovendien, CA IX deficiëntie veranderden de expressie van genen voor immuunresponsen neerwaarts gereguleerd en de expressie van verschillende spijsverteringsenzymen.
Conclusies
Microarray analyse identificeerde verscheidene potentiële genen waarvan veranderde expressie verstoorde cellijn fenotype in de Car9 kunnen verklaren
- /- maagslijmvlies. De resultaten gaven een nieuwe rol voor CA IX in de regulatie van immunologische processen en vertering. Deze bevindingen versterken het concept dat de belangrijkste rol van CA IX is de regeling van pH in de maag mucosa. In plaats daarvan is het nodig voor een goede werking van diverse fysiologische processen achtergrond
De koolzure anhydrases (CA's) zijn een familie van zink bevattende metallo dat de reversibele hydratie van kooldioxide katalyseren de reactie:. CO 2 + H 2O ↔ H + + HCO 3 -. Zij deelnemen aan verschillende fysiologische processen, zoals zuur-base evenwicht, CO 2 en HCO 3 - transport, ademhaling, botresorptie, ureagenesis, gluconeogenese, lipogenese, productie van lichaamsvloeistoffen en bevruchting [ ,,,0],1, 2]. De familie CA bestaat uit 13 actieve isozymen bij zoogdieren, 12 worden uitgedrukt en functie bij de mens [3]. De CA isoenzymen hebben uiteenlopende weefsels expressiepatronen karakteristieke subcellulaire lokalisaties, en unieke kinetische en remmende eigenschappen.
CA IX is een dimeer eiwit geassocieerd met de celmembraan [4, 5]. In zijn rijpe vorm, CA IX is samengesteld uit een N-terminale proteoglycan (PG) domein, een CA katalytisch domein, een transmembraan gebied en een korte intracytoplasmatische staart aan het C-uiteinde [6]. CA IX is het enige lid van de familie CA met een PG domein naast het CA domein. Bijgevolg heeft CA IX is gesuggereerd om deel te nemen in cel adhesie processen. In feite is het gebruik MDCK (Madin-Darby canine kidney) epitheelcellen, werd aangetoond dat CA IX reduceert E-cadherine-gemedieerde cel-cel adhesie door interactie met β-catenine [7].
CA IX wordt uitgedrukt in slechts weinig normale weefsels met expressie wordt sterkste in humane, rat en muis maagslijmvlies, waarin zij actief uit de maag naar de diepe pits maagklieren is [8, 9]. CA IX is beperkt tot de basolaterale oppervlak van epitheelcellen en wordt door alle belangrijke celtypes van de maag epitheel [8]. CA IX is een bijzonder lid van de familie CA omdat het tot expressie wordt gebracht in verschillende kankers die ontstaan ​​uit CA IX negatieve weefsels waaronder nier, long, baarmoederhalskanker, eierstokkanker, slokdarm en borstkankers [6]. Echter, maagkanker en premaligne laesies shown verminderde expressie van CA IX [10]. In tumorweefsels is CA IX verbonden met de hypoxische fenotype gemedieerd door de hypoxia-induceerbare transcriptiefactor 1 (HIF-1), dat bindt aan de hypoxia responsief element HRE, de CA9
promotor [11]. In hypoxische omstandigheden, kankercellen afhankelijk zijn vooral op anaëroob metabolisme in de productie van energie. Deze anaerobe tumormetabolisme genereert uitwassen van zure produkten, zoals melkzuur en H + die moeten worden uit de cel gedreven interieur. Het is aangetoond dat CA IX kan bijdragen aan de verzuring van het hypoxische extracellulaire milieu, hetgeen zal bijdragen tumorcellen voor de intracellulaire pH [12] neutraliseren. Dienovereenkomstig, CA IX overexpressie geeft vaak slechte prognose en weerstand tegen klassieke radio- chemotherapie [13]. Echter CA IX niet alleen beperkt tot de hypoxische gebieden van de tumoren, hetgeen aangeeft dat er misschien een aantal andere routes die de expressie reguleren. In feite kan de expressie van CA IX worden geïnduceerd onder normoxische omstandigheden door een hoge celdichtheid, en deze regeling wordt gemedieerd door fosfatidylinositol 3-kinase (PI3K) signalering [14]. Bovendien wordt de door mitogeen geactiveerde eiwitkinase (MAPK) route die betrokken is bij de regulatie van CA IX expressie via regeling van de CA9
promoter zowel HIF-1-afhankelijke en -onafhankelijke signalen [15]. Deze route is ook verweven met de PI3K route en de SP1 (specificiteit eiwit 1) transcriptiefactor Ondernemingen De generatie Car9
-. /- Muizen is gebleken dat naast pH regeling en celadhesie, CA IX bezit andere functionele rol [16]. Deze Car9
knockout muizen vertoonden geen afwijkingen in de groei, reproductieve potentieel, en de levensduur. Echter, CA IX deficiëntie resulteerde in hyperplasie van het maagslijmvlies. De hyperplastic slijmvlies bevatte een toename van het aantal en aandeel van de mucus producerende put cellen terwijl het aantal en aandeel van chief cellen werd verminderd. Het totale aantal pariëtale cellen bleven onveranderd, en dienovereenkomstig CA IX-deficiënte muizen hadden normale pH in de maag, zuursecretie en serumgastrinespiegel. Aldus zijn deze bevindingen tonen aan dat CA IX bijdraagt ​​aan de controle van de differentiatie en proliferatie van epitheliale cellijnen in het maagslijmvlies. Een eerdere studie onderzocht of de gevolgen van CA IX-deficiëntie kan worden gewijzigd door een hoge-zout dieet, een bekende co-factor carcinogenese [17]. Deze resultaten toonden aan dat de hoge-zout dieet enigszins verhoogde atrofie glandulaire mucosa in het lichaam in Car9
- /- C57BL /6 muizen, terwijl dit effect niet werd waargenomen bij BALB /c muizen. Er werden echter geen metaplasie of dysplastische afwijkingen waargenomen in de gastrointestinale epitheel van CA IX-deficiënte C57BL /6 muizen. Derhalve suggereren deze waarnemingen dat CA IX-deficiëntie alleen geen significant carcinogeen factor zijn, maar kan een carcinogene proces beïnvloeden celproliferatie en /of differentiatie in het maagslijmvlies te leiden.
Deze studie werd ontworpen om beter inzicht in de hyperplastische fenotype van de maag slijmvlies van Car9
- /- muizen, omdat de moleculaire mechanismen achter de rug zijn momenteel onbekend. Daarnaast wilden we meer specifiek te verhelderen van de functionele rol van CA IX, want er is een groeiende hoeveelheid bewijsmateriaal waaruit blijkt dat zij zich uitstrekken tot ver buiten pH-regulering. Hiertoe werd een genoom-brede expressie analyse uitgevoerd. Microarray data analyse bleek meerdere genen waarvan de expressie werd gewijzigd als gevolg van Car9
gen verstoring in het maagslijmvlies.
Resultaten
transcriptionele reactie op Car9 tekort in de maagwand
Maag RNA uit 6 Car9
- /- muizen en 6 wild-type muizen werd geanalyseerd door microarray. De analyse bleek 86 opgereguleerd genen en 46 gedownreguleerd genen, met behulp van een fold change cut-off van ± 1.4 up- en gedownreguleerd meningsuiting, respectievelijk (zie extra bestand 1: Lijst van genen differentieel tot expressie in de maag van Car9
- /- muizen). Deze grenswaarde is voorgesteld als een passend waarboven er een hoge correlatie tussen microarray en QRT-PCR data, onafhankelijk van andere factoren zoals spot intensiteit en cyclus drempelwaarde [18]. De vouw veranderingen varieerden van 10.46 tot -12,14. Hierin wordt een lijst van genen met een cut-off waarde van ± 2,5-voudig weergegeven (tabel 1 en 2). Bij gebruik van deze criteria alle genen met significant (p < 0,05) veranderde expressie worden weergegeven, dat wil zeggen 14 genen met geïnduceerde expressie en 21 genen onderdrukte expressie. De lijst van alle gereguleerde genen werd functioneel geannoteerd (zie aanvullende file 2: Functionele annotatie van genen geregeld in de maag van Car9
knockout muizen), waaruit blijkt verrijking van hydrolase activiteit, ontwikkelingsprocessen, celdifferentiatie, proteolyse, peptidase activiteit, structurele molecuulactiviteit en immuunsysteem proces, onder anderen. De functionele categorieën annotatie en gen nummers in elke categorie worden weergegeven in tabel 1 3.Table Genen met opgereguleerd expressie met behulp van een cut-off waarde van 2,5-voudig.
Gene symbool
Beschrijving
GenBank number

FC

QRT-PCR

Cym
chymosin
NM_001111143
10.46
19.66
Slc9a3
solute carrier familie 9 (natrium /waterstof wisselaar), lid 3
NM_001081060
8,07
10.72
U46068
cDNA-sequentie U46068, transcript variant 2
NM_153418
5.95
DMBT1
geschrapt in kwaadaardige hersentumoren 1
NM_007769
5,68
5,29
Il1rl1
interleukine 1 receptor-achtige 1, transcript variant 2
NM_010743
5,38
8.95
Tm4sf5
transmembraan 4 superfamilie lid 5
NM_029360
4,26
9130204L05Rik
RIKEN cDNA 9130204L05 gen
NM_001101461
4.19
Sftpd
oppervlakteactieve geassocieerd eiwit D
NM_009160
4.11
3,69
Nccrp1
niet-specifieke cytotoxische celreceptoreiwit 1 homoloog (zebravis)
NM_001081115
3,81
pKP4
plakophilin 4, transcript variant 1
NM_026361
3,54
1,09
Sprr2d
kleine proline-rijke eiwitten 2D
NM_011470
3,46
Gm14446
voorspeld gen 14.446, transcript variant 2
NM_001101605
3.45
Sprr3
kleine proline-rijke eiwitten 3
NM_011478
3,39
Sprr2i
kleine proline-rijke eiwitten 2I
NM_011475
3,31
Sprr1a
kleine proline-rijke eiwitten 1A
NM_009264
3.30
IVL
involucrine
NM_008412
3,08
Serpinb12
serine (of cysteïne) peptidase remmer , clade B (ovalbumine), lid 12
NM_027971
3.02
Krt10
keratine 10

• Schwannoom van de maag: een case report
• Gelokaliseerde maag amyloïdose histologisch onderscheiden van scirrhous maagkanker met behulp van endoscopische mucosale resectie: een case report