Analiza întregului transcriptom pentru a explora caracteristicile imunologice afectate la pacienții vârstnici în stare critică cu sepsis

Abstract

fundal

Sepsisul este o complicație frecventă la pacienții în stare critică, este foarte eterogen și este asociat cu rate ridicate de morbiditate și mortalitate, în special la populația în vârstă. Utilizarea secvențierii ARN (ARN-Seq) pentru a analiza căile biologice este utilizată pe scară largă în studiile clinice și genetice moleculare, dar studiile la pacienții vârstnici cu sepsis încă lipsesc. Prin urmare, am investigat caracteristicile biologice relevante pentru mortalitate și caracteristicile transcriptomice la pacienții vârstnici care au fost internați la unitatea de terapie intensivă (ICU) pentru sepsis.

cistanche tubulosa-imbunatateste sistemul imunitar

Metode

Am înrolat 37 de pacienți vârstnici cu sepsis de la UTI la Spitalul General de Veteranți din Taichung. În ziua 1 și ziua 8, datele clinice și de laborator, precum și probe de sânge, au fost colectate pentru analiza ARN-Seq. Am identificat transcriptomul dinamic și căile îmbogățite ale genelor exprimate diferențial între ziua 8 și ziua 1 prin analiza de îmbogățire DVID și analiza de îmbogățire a seturilor de gene. Apoi, diversitatea repertoriului celulelor T a fost analizată cu MiXCR.

Rezultate

În general, 37 de pacienți au avut sepsis, iar respondenții și non-respondenții au fost grupați prin analiza componentelor principale. Scoruri SOFA semnificativ mai mari în ziua 7, zile mai lungi de ventilație, durate de ședere în UTI și mortalitate spitalicească au fost găsite în grupul non-responsator, decât în ​​grupul respondent. În ziua a 8-a, la pacienții vârstnici de UTI cu sepsis, genele legate de imunitatea înnăscută și inflamația, cum ar fi ZDHCC19, ALOX15, FCER1A, HDC, PRSS33 și PCSK9, au fost reglate. Genele exprimate diferențial (DEG) au fost îmbogățite în reglarea transcripției, răspunsul imun adaptiv, producția de imunoglobuline, reglarea negativă a transcripției și răspunsul imun. În plus, a existat o diversitate mai mare de receptori ai celulelor T în ziua-8 în grupul de răspuns, decât în ​​ziua-1, ceea ce indică faptul că aceștia au avut o recuperare mai bine reglată după sepsis în comparație cu pacienții fără răspuns. .

Concluzie

Mortalitatea și incidența sepsisului au fost ambele ridicate la persoanele în vârstă. Am identificat caracteristici biologice relevante pentru mortalitate și caracteristici transcriptomice cu analize ale căii funcționale și MiXCR pe baza datelor ARN-Seq; și a constatat că grupul de răspuns a crescut imunitate înnăscută și a crescut diversitatea celulelor T; comparativ cu grupul de non-răspunzători. ARN-Seq poate fi capabil să ofere informații suplimentare suplimentare pentru predicția precisă și timpurie a rezultatelor tratamentului.

cistanche plant-creșterea sistemului imunitar

Cuvinte cheie

Sepsis, ARN-Seq, pacient vârstnic în UTI, gene exprimate diferențial, receptor de celule T

Introducere

Sepsisul este un sindrom clinic care poate pune viața în pericol. Este produsă de un răspuns dezordonat al gazdei la infecție și este o amenințare globală extrem de eterogenă și letală pentru sănătate, în special la populația în vârstă [1, 2]. Studiile anterioare au descoperit că pacienții vârstnici prezintă un risc mai mare de sepsis și au o severitate mai mare a bolii decât cei din populația generală [3]. Numărul pacienților vârstnici internați în unitatea de terapie intensivă (UTI) din cauza sepsisului a crescut constant în ultimele două decenii datorită creșterii constante a numărului de persoane în vârstă [4]. În mod remarcabil, în ciuda unei intensități ridicate a îngrijirii, mortalitatea rămâne ridicată la pacienții vârstnici internați la UTI, dar încă lipsesc studiile care abordează căile biologice relevante pentru răspunsul la tratament la pacienții vârstnici cu sepsis [5]. Sistemul imunitar al vârstnicilor suferă numeroase modificări biologice pe măsură ce îmbătrânesc, care influențează răspunsul imunitar al vârstnicilor, ducând la o probabilitate mai mare de afecțiuni imunodeprimate [6]. Imunitatea adaptativă compromisă este considerată o trăsătură crucială a imunosenescenței la vârstnici [7, 8], dar caracteristicile transcriptomice în timpul sepsisului la vârstnici rămân neexplorate. Aceste modificări determină nu numai susceptibilitatea la infecții bacteriene, ci și progresia sepsisului și rezultatele clinice [6]. Prin urmare, este esențial să se investigheze răspunsurile imunologice diferite și caracteristicile biologice relevante pentru mortalitate la pacienții vârstnici internați la UTI [9, 10].

Sepsisul este extrem de eterogen și se caracterizează prin reacții imunologice complexe și dinamice, care implică un răspuns inflamator inițial excesiv, urmat de imunitate adaptativă dereglată/epuizată [11]. Mai multe studii au arătat o imunitate adaptativă alterată după sepsis; așa-numita imunoparalizie pare a fi una dintre caracteristicile imunologice cheie care conduc la o imunitate compromisă persistentă la pacienții cu sepsis [12]. ARN-Seq a fost folosit în studiile anterioare pentru a găsi semnătura transcriptomică, sau „subendotip”, la pacienții cu sepsis. Subgenotipurile care sunt asociate cu sepsis sunt ameliorarea precoce a disfuncției de organ după sepsis, imunitatea adaptativă diminuată în rândul pacienților imunocompromiși și receptivitatea la steroizi la pacienții cu șoc septic [13, 14]. Utilizând datele ARN-Seq, instrumente analitice, cum ar fi MiXCR, au fost dezvoltate recent pentru a cuantifica diversitatea receptorilor de celule T (TCR) [15, 16]. În acest studiu, am investigat transcriptomul dinamic al pacienților septici prin examinarea probelor pereche din ziua 1 și ziua 8 și am constatat că pacienții septici imunocompromiși au scăzut diversitatea celulelor T și au compromis funcția celulelor T. Acest studiu și-a propus să exploreze caracteristicile biologice relevante pentru mortalitate și caracteristicile transcriptomice, pentru a obține o mai bună înțelegere a semnalizării asociate imunității adaptive la pacienții vârstnici care au fost internați la UTI pentru sepsis.

cistanche tubulosa-imbunatateste sistemul imunitar

Faceți clic aici pentru a vedea produsele Cistanche Enhance Immunity

【Cereți mai multe】 E-mail:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

Materiale și metode Proiectarea studiului și colectarea datelor

Studiul a fost aprobat de Consiliul de revizuire instituțional al TCVGH (IRB nr. CE20069B) și a fost obținut consimțământul informat de la toți participanții. Treizeci și șapte de pacienți vârstnici de UTI au fost recrutați de la Spitalul General de Veterani din Taichung (TCVGH) din decembrie 2018 până în ianuarie 2022. La momentul înscrierii, au fost colectate informații demografice și au fost prelevate probe de sânge inițiale în ziua 1 și ziua 8. Pentru a păstra transcriptom, două părți alicote de 4 ml de sânge au fost colectate în vacutainere sterile EDTA și transferate imediat în flacoane fără ARNază care conțineau 10,5 ml RNAlater® (TermoFisher, Waltham, MA, SUA).

Extracția și secvențierea ARN

În acest studiu, am extras ARN cu kitul PAXgene Blood ARN, iar numărul mediu de integritate a ARN (RIN) a fost de 8,31±0,58. La construirea bibliotecii au fost urmate instrucțiunile producătorului și 1,000 ng de ARN fragmentat a fost folosit în experimentele ulterioare. 150-citirile de sfârșit pereche au fost utilizate pentru ARN-Seq pe platforma NovaSeq (Illumina, Inc., San Diego, CA, Statele Unite) și fiecare probă a avut cel puțin 50-60 de milioane de citiri. Setul de date ARN-seq a fost depus în Centrul Național pentru Informații Biotehnologice (NCBI) Gene Expression Omnibus (GEO) sub numărul de acces GSE216902. Setul de date a fost utilizat pentru proporțiile celulelor și analiza căii.

Scorul de evaluare secvențială a insuficienței de organ (SOFA).

Scorul de evaluare secvențială a insuficienței de organ (SOFA) este o valoare numerică a insuficienței de organ asociate cu sepsis, adică cuantifică numărul și severitatea organelor eșuate. Fiecare scor variază de la 0 la 4, cu un scor mai mare indicând o agravare a disfuncției de organ [17]. Am folosit modificarea dinamică a scorurilor SOFA pentru a defini respondenții (R) și nonresponders (NR), iar un participant a fost clasificat ca NR dacă scăderea scorului SOFA din ziua 1 până în ziua 7 a fost mai mică de 2 [13, 18, 19] .

Analize bioinformatice ale datelor ARN-Seq 

Secvențierea a fost de înaltă calitate, au fost utilizate scoruri Phred de 30, iar HISAT2 a mapat secvența citirilor la genomul de referință (GRCh38/hg38) [20]. Pachetul R DEseq2 [21] a fost folosit pentru a identifica genele exprimate diferențial (DEGs), iar numărul de citire a fost calculat folosind featureCounts [22]. Rata medie de cartografiere și numărul de citiri au fost de 87,6±4,8% și, respectiv, 65,5±17,6 milioane de citiri. Pachetul profiler [23] R a fost utilizat pentru a efectua îmbogățirea funcțională și analiza căii bazate pe genomi (KEGG, https://www.genome.jp/kegg/) și Ontologie genetică (GO, http://geneontology.org). /) baze de date. O valoare p corectată mai mică de 0,05 a fost considerată a fi semnificativ îmbogățită. Toate genele exprimate diferențiat au fost adnotate funcțional folosind Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) [24] și a fost creată o hartă de îmbogățire vizualizată Cytoscape 3.9.0 [25]. Am vizualizat rezultatele GSEA utilizând o hartă de îmbogățire, care organizează seturile de gene într-o rețea de similaritate. Nodul, legătura și culoarea nodului reprezintă setul de gene, suprapunerea genelor membre și, respectiv, scorul de îmbogățire [24].

Diversitatea analizelor TCR

Datele ARN-Seq au fost utilizate în MiXCR v3.0.13 [15, 16] pentru a cuantifica clonotipurile pacienților cu sepsis pe baza unui protocol raportat anterior [14]. Software-ul VDJTools v 1.2.1 [26] a fost utilizat pentru a calcula numărul regiunii care determină complementaritatea-3 (CDR3) și diversitatea eșantioanelor în urma achiziției clonotipurilor cuantificate.

analize statistice

Am folosit testul Kolmogorov-Smirnov pentru a verifica normalitatea și am constatat că distribuția mai multor variabile, inclusiv ziua ventilatorului, durata șederii în UTI și durata șederii în spital, au fost neregulate. Pentru a prezenta datele în format unificat, am prezentat frecvențele variabilelor categoriale (procente) pentru variabilele categoriale și variabilele continue ca mediană (interval interquartil, IQR). Diferențele dintre cele două grupuri au fost analizate utilizând testul Mann-Whitney U pentru variabilele continue și testul exact al lui Fisher pentru variabilele categorice. Nivelul de semnificație a fost setat la 0.05, iar analizele statistice au fost ambele părți. R versiunea 4.1.0 a fost utilizată pentru a efectua toate analizele de date.

cistanche tubulosa-imbunatateste sistemul imunitar

Rezultate Caracteristicile pacientului și scorurile SOFA

În acest studiu, am înrolat 37 de pacienți vârstnici cu sepsis [vârsta medie 83 ani (IQR: 79–87 ani)] (Tabelul 1). Cu analiza componentelor principale, am observat că o divergență între zi-1 și zi-8 a fost mai bună la pacienții receptivi (grupul de răspuns, R) decât la pacienții care nu răspund (grupul de nonresponsivi, NR), indicând recuperarea reglementată de sepsis în grupul imunocompetent (Fișier suplimentar 1: Fig. S1). În total, printre cei 37 de pacienți, au existat 23 de pacienți receptivi (grupul de răspuns, R) cu vârsta medie de 82 de ani (IQR: 79,5–86,5 ani) și 14 pacienți neresponsivi (grupul de răspuns, NR) cu vârsta medie 84 ani (IQR: 79–88 ani). Tabelul 1 prezintă caracteristicile de bază ale grupului de studiu. Albumină mai mare (mediană 3,3 mg/dl, IQR: 3–3,7 mg/dl) și proteină C reactivă mai mică (mediană 9,16 mg/dl, IQR: 3,9–17,5 mg/dl) au fost observate în tratament decât la omologii lor. În comparație cu grupul de răspuns, grupul de non-răspuns a avut scoruri SOFA semnificativ mai mari în ziua a 7-a, zile mai lungi de ventilație, durate mai lungi de ședere în UTI și o mortalitate mai mare în spital.

Transcriptom dinamic distinct la pacienții vârstnici de UTI cu sepsis

După cum este ilustrat în Fig. 1A, folosind analiza componentelor principale pe primele 500 de gene variabile din toate probele, am descoperit că pacienții vârstnici cu sepsis din unitatea de terapie intensivă au avut transcriptoame semnificativ diferite în ziua 1 și ziua 8. Genele de expresie diferențială ( DEG) au fost apoi identificate prin compararea profilurilor de expresie genică între ziua 8 și ziua 1 la pacienții vârstnici de UTI folosind criteriile p<0.01 and log fold change>0.25 sau<− 0.25. Tree DEGs (two upregulated and one downregulated gene) were found in the R group, while the NR group only had 11 DEGs (five upregulated and six downregulated genes). We found that in elderly sepsis patients in the ICU, the top upregulated genes were innate immunity- and inflammation-relevant genes, namely, ZDHCC19, ALOX15, FCER1A, HDC, PRSS33, and PCSK9, which bind to low-density lipoprotein receptors (LDLRs), leading to LDLR degradation and increasing LDL cholesterol levels (Fig. 1B). 

Analiza de îmbogățire DAVID a transcriptomului dinamic

Pentru a demonstra alterarea căilor biologice la pacienții vârstnici de UTI între ziua 8 și ziua 1, am demonstrat calea îmbogățită prin utilizarea serverului online DAVID v6.8. Așa cum se arată în Fig. 2, au fost construite diagrame cu bule de ontologie genică (GO) pentru procesele biologice ale primelor 20 de grade din setul de date. Am descoperit că DEG de la pacienții vârstnici de UTI cu sepsis s-au îmbogățit în reglarea transcripției, răspunsul imun adaptativ, producția de imunoglobuline, reglarea negativă a transcripției și răspunsul imun. Analiza DAVID funcțională GO este prezentată în Fig. 3. În comparație cu controalele, adnotările funcționale ale proteinelor codificate de gene în DEG au arătat semnificativ (P<0.05) increased or decreased enrichment. These annotations were categorized according to biological processes, cellular components, and molecular functions. There were significant differences between DEG-encoded proteins involved in the regulation of transcription, the immune response, protein phosphorylation, and Ras protein signal transduction at the level of biological processes (Fig. 3), whereas cellular component analysis revealed significant differences between the T-cell receptor complex, cytosol nucleoplasm, and nucleus (Fig. 3). Significant differences were found in the enrichment of encoded proteins associated with protein binding, metal ion binding, translation factor activity, or transcriptional activator activity according to molecular function analysis (Fig. 3). Ten, we used the Cytoscape ClueGO plugin to investigate the functional enrichment of the DEGs in the dataset to further refine the biological process from the analysis of DAVID-GO terms [27]. Additionally, the REACTOME pathway analysis from ClueGO revealed that cytokine signaling in the immune system, adaptive immune system, sensory perception, innate immune system, and immunoregulatory interactions between lymphoid and non-lymphoid cells were significantly enriched in many DEGs.

Tabelul 1 Caracteristicile pacienților vârstnici de UTI cu sepsis

Fig. 1 Analiza componentelor principale A și diagrama vulcanului B a transcriptomului între zi-1 și zi-8

Fig. 2 Analize funcționale și de îmbogățire a căilor de gene exprimate diferențial cu DAVID prin diagramă cu bule

Fig. 3 Analiza Ontologiei genelor funcționale DAVID (GO) a procesului biologic (BP), a componentei celulare (CC) și a funcției moleculare (MF)

Analize TCR cu MiXCR la pacienții vârstnici de UTI cu sepsis

Având în vedere că grupurile R și NR s-au recuperat din sepsis printr-o cale specifică de semnalizare a receptorului celulelor T, utilizând numărul de CDR3 unic, D50 și indicele Simpson invers, am folosit MiXCR pentru a determina diversitatea receptorului celulelor T (TCR). ) (Fig. 5A–C). În ziua 8, indicele CDR3, D50 și inversul Simpson al grupului R au fost semnificativ mai mari decât în ​​ziua 1. Mai mult, indicele D50 a fost semnificativ mai mare în grupul R decât în ​​grupul NR în ziua 8 (Fig. 5B). În cele din urmă, am evaluat diversitatea CDR3 unică folosind indicele Simpson invers, care reflectă clonotipuri abundente. Am observat un model similar, cu o diversitate semnificativ crescută a TCR în grupul R, în special în ziua 8 (Fig. 5C).

Discuţie

Acest studiu demonstrează că caracteristicile biologice relevante pentru mortalitate și semnalizarea asociată imunității adaptive folosind transcriptomica, comparând diferențele dintre ziua 1 și ziua 8 (Fișier suplimentar 1: Fig. S1), ar putea identifica în mod fiabil pacienții vârstnici de UTI cu sepsis și ar putea diferenția pacienții care nu răspund de cei care răspund. . Studiile anterioare care investighează biomarkerii de sepsis depindeau de selecția funcțiilor și căilor biologice cunoscute folosind metode bazate pe cunoaștere [28] și doar un număr mic de studii au vizat direct genele ale căror funcții nu au fost complet descrise [29]. În acest studiu, am adoptat ARN-Seq pentru a identifica caracteristicile biologice și imunologice la pacienții vârstnici de UTI cu sepsis prin analiza componentelor principale, analiza exprimării genice diferențiale și MiXCR. Imunitatea înnăscută și inflamația, cum ar fi ZDHCC19, ALOX15, FCER1A, HDC, PRSS33 și PCSK9, au fost reglate la pacienții vârstnici de UTI cu sepsis. ZDHHC19 este o palmitoiltransferază și mediază palmitoilarea RRAS, ducând la creșterea viabilității celulare [30]. Analiza expresiei genelor la nivel de genom a fost legată de o expresie crescută la pacienții de UTI cu sepsis cauzat de peritonită fecală [31]. HDC (histidin decarboxilază, HDC) este un membru al familiei decarboxilazei grupului II și formează un homodimer care utilizează fosfat de piridoxal pentru a transforma L-histidina în histamină. Un studiu pe animale realizat de Hattori et al. [32] au folosit șoareci HDC knockout (HDC-/-). După inducerea sepsisului prin ligatură și puncție cecală (CLP), șoarecii HDC-knockout au prezentat niveluri reduse de histamină în plasmă, iar creșterea nivelurilor de TNF, IL-1b, IL-6 și MCP1 în sepsis a fost atenuată atunci când a existat o lipsă de plasmă. histamina [32]. Producția anormală de citokine indusă de sepsis și leziunile de organe multiple (plămâni, ficat și rinichi) au fost reduse semnificativ la șoarecii HDC-knockout comparativ cu șoarecii WT C57BL/6 J. Inhibarea expresiei HDC a prevenit leziunile inflamatorii ale țesutului și a îmbunătățit supraviețuirea la șoarecii cu sepsis indus de CLP [32]. În plus, histamina ar putea promova producerea de citokine proinflamatorii, care sunt reglate de factorul de transcripție NF-κB. Sub sepsis indus de CLP, șoarecii HDC-knockout au avut o activitate semnificativ scăzută a NF-κB în nucleu, comparativ cu șoarecii WT [32]. Acest rezultat indică faptul că histamina induce sinteza de citokine și chemokine proinflamatorii prin creșterea activității NF-kB.

Cercetări recente au demonstrat că ALOX15 și FCER1A sunt cruciale pentru patogeneza sepsisului bacterian [33, 34]. ALOX15, o enzimă de peroxidare a lipidelor, este o genă funcțională a lipoxigenazei (LOX) [35], care oxidează acizii grași polinesaturați și a fost legată de o varietate de procese fiziologice, precum și de patogeneza bolilor neurodegenerative, inflamatorii și hiperproliferative [35, 36]. ALOX15 și metaboliții săi sunt implicați în patofiziologia multiplelor boli inflamatorii, cum ar fi sepsisul, artrita, astmul, fibroza chistică și ateroscleroza [36]. FCER1A (fragmentul Fc al receptorului IgE Ia, FCER1A), o proteină legată de sistemul imunitar, este factorul inițiator al reacțiilor alergice și joacă un rol în inflamația alergică [37, 38]. FCER1A a fost implicat în reglarea proceselor metabolice și în reglarea imună în studiile anterioare. [38, 39]. În plus, astmul este mai probabil să apară atunci când FCER1B și alte gene inflamatorii legate de imunoglobuline interacționează [39]. Mai mult, PCSK9 (proprotein convertază subtilisin/kexin tip- 9, PCSK9) a fost identificat ca un regulator central al nivelurilor plasmatice de LDL-C prin capacitatea sa de a se lega de receptorul LDL (LDLR) și de a-l declanșa degradarea lizozomală în celule. , ceea ce duce la degradarea LDLR și la creșterea nivelului de colesterol LDL [40].

cistanche tubulosa-imbunatateste sistemul imunitar

În studiul de față, am folosit îmbogățirea KEGG și GO pentru a determina adnotarea funcțională a acestor gene pentru a investiga implicarea DEG-urilor exprimate de la pacienții vârstnici de UTI cu sepsis în BP, MF și căile moleculare ale FH. Aceste DEG au fost îmbogățite în primul rând în reglarea transcripției, răspunsul imun adaptativ, producția de imunoglobuline, reglarea negativă a transcripției și răspunsul imun (Fig. 2). Am construit o rețea aranjată funcțional de termeni GO/cai folosind pluginul Cytoscape ClueGO/CluePedia, o interpretare îmbunătățită pentru termenii biologici. Acest plugin ne-a ajutat, de asemenea, să vizualizăm rețelele care sunt grupate funcțional din grupuri mai mari de gene [41]. Am folosit plugin-ul ClueGO pentru a identifica căile moleculare reglate diferențial și interacțiunile semnificative ale genelor pe baza valorilor p și a statisticilor kappa pentru a obține o imagine cuprinzătoare a DEG-urilor implicate în sepsis. Mai mult, DEG-urile au fost semnificativ îmbogățite în activitatea de transcripție și legarea de proteine ​​atunci când a fost analizat MF din GO (Fig. 3). Aceste rezultate indică faptul că analizele de îmbogățire funcțională se referă în special la căile de semnalizare a celulelor imunitare legate de un răspuns celular la motive sau citokine patogene. Acestea sunt probabil rezultate așteptate pentru pacienții septici și necesită investigații suplimentare pentru a elucida căile în sepsis. Pe baza statisticilor kappa și a valorilor p, am constatat că printre procesele biologice îmbogățite și căile moleculare, semnalizarea citokinelor în sistemul imunitar, sistemul imunitar adaptativ, percepția senzorială, sistemul imunitar înnăscut și interacțiunile imunoreglatoare dintre limfoid și non-limfoid. celulele au fost dereglate și au fost asociate semnificativ cu progresia sepsisului la pacienții vârstnici de UTI cu sepsis (Fig. 4).

În plus, am arătat diversitatea celulelor T la pacienții vârstnici cu sepsis și am utilizat MiXCR pentru a analiza secvența brută a ARN-Seq pentru a determina clonotipurile de TCR, ceea ce ne-a făcut posibil să examinăm simultan diversitatea TCR și întregul transcriptom. 15]. ARN-Seq și MiXCR au fost utilizate în acest studiu pentru a identifica semnalizarea celulelor T, iar rezultatele au arătat că diversitatea TCR a grupului R în ziua-8 a fost mai mare decât cea în ziua-1 (Fig. 5) . În comparație cu grupul NR, grupul R a avut valori semnificativ mai mari ale CDR3, D50 și ale indicelui Simpson invers în ziua-8, decât în ​​ziua-1. Semnificația diversității induse a TCR la pacienții vârstnici de UTI cu sepsis este, de asemenea, evidențiată de aceste dovezi, care demonstrează viabilitatea utilizării datelor ARN-Seq și MiXCR pentru a aborda diversitatea TCR la pacienții cu sepsis. Studiul nostru are câteva limitări care trebuie remarcate. În primul rând, grupul de pacienți investigați în acest studiu a fost mic. Prin urmare, investigațiile asupra populațiilor diverse cu o dimensiune mai mare a eșantionului ar ajuta la confirmarea datelor noastre. În al doilea rând, am folosit ARN-Seq în vrac în acest studiu, iar viitoarele experimente sc-ARN-Seq și funcționale sunt garantate pentru validare la nivel celular. Mai mult, abordarea de amplificare rapidă 5’ a capetelor ADNc (5’-RACE) poate fi utilizată pentru a investiga repertoriul celulelor T, ceea ce poate confirma în continuare descoperirile noastre. În al treilea rând, am evaluat funcțiile biologice și moleculare ale răspunsurilor inflamatorii la pacienții cu sepsis folosind date ARN-Seq. Sunt necesare studii funcționale suplimentare pentru a clarifica rolurile în sepsis.

Fig. 4 Îmbogățirea prin termeni de ontologie genică (GO) a fost vizualizată folosind pluginul ClueGO/CluePedia de la Cytoscape

Fig. 5 Diversitatea receptorului celulelor T în ziua-1 și ziua-8. Numărări (A), CDR3 unic (B), D50 și (C) ale indicelui Simpson invers. *<0.05, **<0.005

Concluzii

Incidența și mortalitatea sepsisului sunt ambele ridicate la persoanele în vârstă. Studiul nostru a înrolat persoane vârstnice critice cu sepsis și a identificat caracteristici biologice relevante pentru mortalitate și caracteristici transcriptomice cu analize ale căii funcționale și MiXCR pe baza datelor ARN-Seq. În comparație cu ziua 1, am găsit o imunitate înnăscută reglată și o diversitate crescută a celulelor T în rândul pacienților receptivi în ziua 8, indicând faptul că pacienții sensibili au avut o recuperare mai bine reglată de la sepsis în comparație cu pacienții care nu răspund. Pentru a implementa predicția precisă și timpurie, utilizarea unui test de ARN-Seq ar putea oferi informații suplimentare suplimentare pentru predicția timpurie a rezultatelor tratamentului.

Referințe

1. Seymour CW, Kennedy JN, Wang S, Chang CH, Elliott CF, Xu Z și colab. Derivarea, validarea și implicațiile potențiale ale tratamentului ale noilor fenotipuri clinice pentru sepsis. JAMA. 2019;321(20):2003–17.

2. Sweeney TE, Azad TD, Donato M, Haynes WA, Perumal TM, Henao R, et al. Analiza nesupravegheată a transcriptomicelor în sepsis bacterian în mai multe seturi de date dezvăluie trei grupuri robuste. Crit Care Med. 2018;46(6):915–25.

3. de Lange DW, Brinkman S, Flaatten H, Boumendil A, Morandi A, Andersen FH, et al. Scorul de prognostic cumulativ care prezice mortalitatea la pacienții cu vârsta peste 80 de ani internați la UTI. J Am Geriatr Soc. 2019;67(6):1263–7.

4. Flatatten H, de Lange DW, Artigas A, Bin D, Moreno R, Christensen S și colab. Stadiul cercetării în medicina de terapie intensivă și o agendă viitoare pentru pacienții foarte bătrâni din TI. Terapie Intensivă Med. 2017;43(9):1319–28.

5. Guidet B, de Lange DW, Boumendil A, Leaver S, Watson X, Boulanger C, et al. Contribuția fragilității, cogniției, activității din viața de zi cu zi și a comorbidităților asupra rezultatului la pacienții internați în mod acut de peste 80 de ani în UTI europene: studiul VIP2. Terapie Intensivă Med. 2020;46(1):57–69.

6. Stahl EC, Brown BN. Strategii de terapie celulară pentru combaterea științei imunogene. Organogeneza. 2015;11(4):159–72.

7. Martin S, Perez A, Aldecoa C. Sepsis și imunosenescență la pacientul vârstnic: o revizuire. Front Med (Lausanne). 2017. https://doi.org/10. 3389/fmed.2017.00020.

8. Rydyznski Moderbacher C, Ramirez SI, Dan JM, Grifoni A, Hastie KM, Weiskopf D, et al. Imunitatea adaptativă specifică antigenului la SARS-CoV-2 în COVID-19 acut și asocieri cu vârsta și severitatea bolii. Celulă. 2020;183(4):996-1012 e1019.

9. Leblanc G, Boumendil A, Guidet B. Zece lucruri de știut despre pacienții vârstnici în stare critică. Terapie Intensivă Med. 2017;43(2):217–9.

10. Guidet B, Vallet H, Boddaert J, de Lange DW, Morandi A, Leblanc G și colab. Îngrijirea pacienților în stare critică de peste 80 de ani: o revizuire narativă. Ann Terapie Intensivă. 2018;8(1):114.

11. Brady J, Horie S, Lafey JG. Rolul răspunsului imun adaptativ în sepsis. Terapie Intensivă Med Exp. 2020;8(1):20.

12. Martin MD, Badovinac VP, Grifth TS. Răspunsurile celulelor T CD4 și starea de imunoparaliză indusă de sepsis. Front Immunol. 2020. https://doi.org/10. 3389/fmmu.2020.01364.

13. Barcella M, Bollen Pinto B, Braga D, D'Avila F, Tagliaferri F, Cazalis MA, et al. Identificarea unui profil de transcriptom asociat cu îmbunătățirea funcției organelor la pacienții cu șoc septic după terapia de susținere timpurie. Crit Care. 2018;22(1):312.

14. Cheng PL, Chen HH, Jiang YH, Hsiao TH, Wang CY, Wu CL și colab. Utilizarea ARN-Seq pentru a investiga caracteristicile metabolismului imun la pacienții imunocompromiși cu sepsis. Front Med (Lausanne). 2021. https://doi. org/10.3389/fmed.2021.747263.

15. Bolotin DA, Poslavsky S, Mitrophanov I, Shugay M, Mamedov IZ, Putint‑seva EV, et al. MiXCR: software pentru profilarea cuprinzătoare a imunității adaptive. Metode Nat. 2015;12(5):380–1.

16. Bolotin DA, Poslavsky S, Davydov AN, Frenkel FE, Fanchi L, Zolotareva OI, et al. Profilul repertoriului receptorului antigen din datele ARN-seq. Nat Biotechnol. 2017;35(10):908–11.

17. Vincent JL, de Mendonca A, Cantraine F, Moreno R, Takala J, Suter PM, et al. Utilizarea scorului SOFA pentru a evalua incidența disfuncției/eșecului de organ în unitățile de terapie intensivă: rezultatele unui studiu prospectiv multicentric Grup de lucru privind „problemele legate de sepsis” al Societății Europene de Medicină Intensivă. Crit Care Med. 1998;26(11):1793–800.

18. Garcia-Gigorro R, Saez-de la Fuente I, Marin Mateos H, Andres-Esteban EM, Sanchez-Izquierdo JA, Montejo-Gonzalez JC. Utilitatea scorurilor SOFA și Delta-SOFA pentru prezicerea rezultatelor la pacienții în stare critică din departamentul de urgență. Eur J Emerg Med. 2018;25(6):387–93.

19. Jones AE, Trzeciak S, Kline JA. Scorul de evaluare a insuficienței secvențiale de organ pentru prezicerea rezultatelor la pacienții cu sepsis sever și dovezi de hipoperfuzie la momentul prezentării la departamentul de urgență. Crit Care Med. 2009;37(5):1649–54.

20. Kim D, Langmead B, Salzberg SL. HISAT: un aligner rapid cu îmbinare cu cerințe reduse de memorie. Metode Nat. 2015;12(4):357–60.

21. Anders S, Huber W. Analiza expresiei diferențiale pentru datele de numărare a secvenței. Genom Biol. 2010;11(10):R106.

22. Liao Y, Smyth GK, Shi W. FeatureCounts: un program eficient de uz general pentru atribuirea de secvențe de citire la caracteristicile genomice. Bioinformatica. 2014;30(7):923–30.

23. Raudvere U, Kolberg L, Kuzmin I, Arak T, Adler P, Peterson H, et al. g: Profiler: un server web pentru analiza de îmbogățire funcțională și conversii ale listelor de gene (actualizare 2019). Acizi nucleici Res. 2019;47(W1):W191–8.

24. Merico D, Isserlin R, Stueker O, Emili A, Bader GD. Harta îmbogățirii: o metodă bazată pe rețea pentru vizualizarea și interpretarea îmbogățirii setului de gene. Plus unu. 2010;5(11):e13984.

25. Shannon P, Markiel A, Ozier O, Baliga NS, Wang JT, Ramage D și colab. Cytoscape: un mediu software pentru modele integrate de rețele de interacțiune biomoleculară. Genom Res. 2003;13(11):2498–504.

26. Andersen ES. Predicția și proiectarea structurilor ADN și ARN. N Biotechnol. 2010;27(3):184–93.

27. Le Gall JR, Lemeshow S, Saulnier F. Un nou scor simplificat de fiziologie acută (SAPS II) bazat pe un studiu multicentric european/nord-american. JAMA. 1993;270(24):2957–63.

28. Sutherland A, Thomas M, Brandon RA, Brandon RB, Lipman J, Tang B și colab. Dezvoltarea și validarea unui nou test de diagnostic cu biomarkeri moleculari pentru detectarea precoce a sepsisului. Crit Care. 2011;15(3):R149.

29. Lukaszewski RA, Jones HE, Gersuk VH, Russell P, Simpson A, Brealey D și colab. Diagnosticul presimptomatic al infecției postoperatorii și sepsisului folosind semnăturile expresiei genice. Terapie Intensivă Med. 2022. https://doi. org/10.1007/s00134-022-06769-z.

30. Niu J, Sun Y, Chen B, Zheng B, Jarugumilli GK, Walker SR, et al. Acizii grași și ZDHHC19 amplificat de cancer promovează activarea STAT3 prin S-palmitoilare. Natură. 2019;573(7772):139–43.

31. Burnham KL, Davenport EE, Radhakrishnan J, Humburg P, Gordon AC, Hutton P, et al. Aspecte comune și distincte ale răspunsului transcriptomic de sepsis la peritonita fecală și pneumonie. Am J Respir Crit Care Med. 2017;196(3):328–39.

32. Hattori M, Yamazaki M, Ohashi W, Tanaka S, Hattori K, Todoroki K și colab. Rolul critic al histaminei endogene în promovarea leziunilor tisulare ale organelor terminale în sepsis. Terapie Intensivă Med Exp. 2016;4(1):36.

33. Reyes M, Filbin MR, Bhattacharyya RP, Billman K, Eisenhaure T, Hung DT și colab. O semnătură a celulelor imune a sepsisului bacterian. Nat Med. 2020;26(3):333–40.

34. Tang-Huau TL, Gueguen P, Goudot C, Durand M, Bohec M, Baulande S, et al. Celulele dendritice umane generate in vivo și macrofagele derivate din monocite prezintă antigene încrucișate printr-o cale vacuolară. Nat Commun. 2018;9(1):2570.

35. Ivanov I, Kuhn H, Heydeck D. Biologia structurală și funcțională a 15-lipoxygenasei-1 acidului arahidonic (ALOX15). Gene. 2015;573(1):1–32.

36. Singh NK, Rao GN. Rolul emergent al 12/15-lipoxigenazei (ALOX15) în patologiile umane. Prog Lipid Res. 2019;73:28–45.

37. Baioumy SA, Esawy MM, Shabana MA. Evaluarea FCepsilonRIa circulantă la pacienții cu urticarie spontană cronică și corelația acesteia cu variabilele clinice și imunologice. Imunobiologie. 2018;223(12):807–11.

38. Liao EC, Chang CY, Hsieh CW, Yu SJ, Yin SC, Tsai JJ. Un studiu pilot explorator al markerilor genetici pentru bolile alergice mediate de IgE cu expresii FcepsilonR1alpha și Cepsilon. Int J Mol Sci. 2015;16(5):9504–19.

39. Hua L, Zuo XB, Bao YX, Liu QH, Li JY, Lv J și colab. Interacțiunea genelor cu patru locusuri între IL13, IL4, FCER1B și ADRB2 pentru astm la copiii chinezi Han. Pediatr Pulmonol. 2016;51(4):364–71.

40. Kosenko T, Golder M, Leblond G, Weng W, Lagace TA. Lipoproteina cu densitate scăzută se leagă de proprotein convertază subtilizină/kexină de tip-9 (PCSK9) în plasma umană și inhibă degradarea receptorului de lipoproteine ​​de densitate joasă mediată de PCSK9-. J Biol Chem. 2013;288(12):8279–88.

41. Bindea G, Mlecnik B, Hackl H, Charoentong P, Tosolini M, Kirilovsky A, et al. ClueGO: un plug-in Cytoscape pentru a descifra ontologia genelor grupate funcțional și rețelele de adnotare a căilor. Bioinformatica. 2009;25(8):1091–3.