74 σ.
Βιβλιογραφία: σ. 64-74
Introduction: Atrial fibrillation (AF) is the most common cardiac arrhythmia that affects millions of people worldwide. Despite its prevalence, the underlying mechanisms of AF are not fully elucidated. AF is also associated with an increased risk of stroke, heart failure, and other cardiovascular diseases, making it a significant public health concern. The therapeutic strategies for AF patients are ineffective and limited to symptom alleviation and complication prevention, without addressing the cause of the disease. The purpose of this work is to highlight the molecular signature of AF to improve the understanding of its pathophysiology, with the final goal of developing effective prevention and treatment strategies. Methods: In this study, we included 4 publicly available transcriptomic RNA-Seq datasets and one proteomic study. These datasets were retrieved from the European Nucleotide Archive - ENA Browser and PubMed. A total of 33 patients with permanent, persistent, or prolonged AF and 34 patients with sinus rhythm were included. Samples were derived from left and/or right atrial appendages. Differential gene expression analysis was performed for the RNA-Seq datasets using RaNA-Seq with a threshold of |Fold Change (FC)| ≥ 1.5 and p-value < 0.05, while for the proteomic results, a threshold was given |Fold Change (FC)| ≥ 2 and p-value < 0.05. A comparison between differentially expressed genes (DEGs) and differentially expressed proteins (DEPs) was performed using molbiotools.com to identify the common genes/proteins of the datasets. The common genes of this analysis constitute the molecular signature of AF. Functional enrichment pathway analysis was also performed through NetworkAnalyst to explore biological pathways through the KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) database. Results: The results from this study revealed that five genes, FGL2, IGFBP5, NNMT, PLA2G2A, and TNC, were differentially expressed in AF patients compared to those with SR. FGL2 (Fibrinogen-Like Protein 2) is a gene that encodes a protein involved in the regulation of blood clotting and inflammation. IGFBP5 (Insulin-Like Growth Factor Binding Protein 5) gene translates a protein that regulates insulin-like growth factor signaling, which plays a crucial role in tissue growth and repair. NNMT (Nicotinamide N-Methyltransferase) lead to the encoding of an enzyme involved in the metabolism of nicotinamide, a molecule that plays a key role in energy metabolism. PLA2G2A (Phospholipase A2 Group IIA) gene is translated to a protein involved in inflammation and lipid metabolism. TNC (Tenascin-c) encodes a molecule participating in cell adhesion and tissue repair. In functional enrichment analysis, several pathways were revealed, that are involved in the extracellular matrix, fibrosis, and structural and electrical remodeling. These pathways are also involved in heart failure and cardiomyopathies, highlighting the common mechanical base with AF. Conclusions: This study is a significant step forward in our understanding of the molecular mechanisms underlying AF. We highlight the FGL2, IGFBP5, NNMT, PLA2G2A, and TNC as potential targets and biomarkers for AF. The identification of these five genes provides valuable insights into the pathogenesis of AF and offers new opportunities for the development of targeted therapies. These genes participate in several pathways, which are involved in the development of AF. These pathways are complex and interconnected, and their dysregulation may contribute to the pathophysiology of AF. Future research should focus on further validating these findings and exploring the potential clinical applications of these genes and proteins. By bridging the gap between basic research and clinical practice, our results can facilitate the translation of scientific discoveries from the bench to the bedside, ultimately improving patient outcomes.
Εισαγωγή: Η κολπική μαρμαρυγή (ΚΜ) είναι η πιο κοινή καρδιακή αρρυθμία που επηρεάζει εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως. Παρά τον υψηλό επιπολασμό της, οι υποκείμενοι μηχανισμοί της ΚΜ δεν έχουν αποσαφηνιστεί πλήρως. Η ΚΜ σχετίζεται με αυξημένο κίνδυνο εγκεφαλικού επεισοδίου, καρδιακής ανεπάρκειας και άλλων καρδιαγγειακών παθήσεων, γεγονός που την καθιστά σημαντική ανησυχία για τη δημόσια υγεία. Οι θεραπευτικές στρατηγικές για τους ασθενείς με ΚΜ είναι μέχρι και σήμερα δεν είναι αποτελεσματικές και περιορίζονται στην ανακούφιση των συμπτωμάτων και στην πρόληψη των επιπλοκών, χωρίς να αντιμετωπίζεται η αιτία της νόσου. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η ανάδειξη της μοριακής υπογραφής της ΚΜ έτσι ώστε να βελτιωθεί η κατανόησή της παθοφυσιολογίας της ΚΜ, με απώτερο στόχο την ανάπτυξη αποτελεσματικών στρατηγικών πρόληψης και θεραπείας.Μέθοδοι: Σε αυτή τη μελέτη, συμπεριλάβαμε 4 δημοσίως διαθέσιμα σύνολα μεταγραφικών δεδομένων RNA-Seq και μία πρωτεομική μελέτη. Αυτά τα σύνολα δεδομένων ανακτήθηκαν από το European Nucleotide Archive - ENA Browser και από το PubMed. Συμπεριλήφθηκαν συνολικά 33 ασθενείς με μόνιμη, επίμονη ή παρατεταμένη ΚΜ και 34 ασθενείς με φλεβοκομβικό ρυθμό. Πραγματοποιήθηκε ανάλυση διαφορικής έκφρασης, για τα σύνολα δεδομένων RNA-Seq χρησιμοποιώντας RaNA-Seq με κατώτατο όριο |Fold Change (FC)| ≥ 1,5 και p value < 0,05, ενώ για τα πρωτεομικά αποτελέσματα δόθηκε κατώτατο όριο|Fold Change (FC)| ≥ 2 και p value < 0,05. Έγινε σύγκριση μεταξύ των διαφορικά εκφραζόμενων γονιδίων (DEG) και των διαφορικά εκφραζόμενων πρωτεϊνών (DEPs) χρησιμοποιώντας το molbiotools.com για τον εντοπισμό των κοινών γονιδίων/πρωτεϊνών των συνόλων δεδομένων. Τα κοινά γονίδια αυτής της ανάλυσης αποτελούν τη μοριακή υπογραφή της ΚΜ. Πραγματοποιήθηκε επίσης ανάλυση λειτουργικού εμπλουτισμού δικτύου μέσω NetworkAnalyst για τη διερεύνηση των βιολογικών οδών μέσω της βάσης δεδομένων KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes). Αποτελέσματα: Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης ανέδειξαν ότι πέντε γονίδια, τα FGL2, IGFBP5, NNMT, PLA2G2A και TNC, εκφράστηκαν διαφορετικά σε ασθενείς με ΚΜ σε σύγκριση με ασθενείς με φλεβοκομβικό ρυθμό. Το γονίδιο FGL2 (Fibrinogen-Like Protein 2) μεταγράφεται σε μια πρωτεΐνη που εμπλέκεται στη ρύθμιση της πήξης του αίματος και της φλεγμονής. Το γονίδιο IGFBP5 (Insulin-Like Growth Factor Binding Protein 5) κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη που ρυθμίζει τη σηματοδότηση του αυξητικού παράγοντα που μοιάζει με ινσουλίνη, ο οποίος παίζει καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη και την επισκευή των ιστών. Το γονίδιο NNMT (Nicotinamide N-Methyltransferase) παράγει ένα ένζυμο που εμπλέκεται στο μεταβολισμό της νικοτιναμίδης, ενός μορίου σημαντικού για τον ενεργειακό μεταβολισμό. Το γονίδιο PLA2G2A (Phospholipase A2 Group IIA) οδηγεί στην κωδικοποίηση μιας πρωτεΐνης που παίζει ρόλο στη φλεγμονή και στο μεταβολισμό των λιπιδίων. Τέλος, το γονίδιο TNC (Τenascin-C) κωδικοποιεί ένα μόριο που συμμετέχει στην κυτταρική προσκόλληση και την επιδιόρθωση των ιστών. Στην ανάλυση δικτύων λειτουργικού εμπλουτισμού, αναδείχθηκαν διάφορα μονοπάτια, που εμπλέκονται στην εξωκυττάρια μήτρα, την ίνωση, τη δομική και ηλεκτρική αναδιαμόρφωση. Αυτές οι οδοί συμμετέχουν επίσης στην καρδιακή ανεπάρκεια και στις μυοκαρδιοπάθειες, υπογραμμίζοντας την κοινή τους μηχανική/μοριακή βάση με την ΚΜ.
Συμπεράσματα: Αυτή η μελέτη είναι ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στην κατανόησή μας των μοριακών μηχανισμών που κρύβονται πίσω από την ΚΜ. Αναδεικνύουμε τα γονίδια FGL2, IGFBP5, NNMT, PLA2G2A και TNC ως πιθανούς στόχους και βιοδείκτες για ΚΜ. Η ταυτοποίηση αυτών των πέντε γονιδίων παρέχει πολύτιμες γνώσεις για την παθογένεση της ΚΜ και προσφέρει νέες προοπτικές για την ανάπτυξη στοχευμένων θεραπειών. Αυτά τα γονίδια συμμετέχουν σε διάφορα μονοπάτια, τα οποία εμπλέκονται στην ανάπτυξη της ΚΜ. Αυτά τα μονοπάτια είναι πολύπλοκα και αλληλένδετα και η απορρύθμισή τους μπορεί να συμβάλει στην παθοφυσιολογία της ΚΜ. Η μελλοντική έρευνα θα πρέπει να επικεντρωθεί στην περαιτέρω επικύρωση αυτών των ευρημάτων και στη διερεύνηση των πιθανών κλινικών εφαρμογών αυτών των γονιδίων και πρωτεϊνών. Γεφυρώνοντας το χάσμα μεταξύ της βασικής έρευνας και της κλινικής πρακτικής, τα αποτελέσματά μας μπορούν να διευκολύνουν τη μετάφραση των επιστημονικών ανακαλύψεων από τον εργαστηριακό πάγκο στο κρεβάτι του ασθενούς, βελτιώνοντας τελικά την έκβαση των ασθενών με ΚΜ.
Democritus University of Thrace
