浏览全部资源
扫码关注微信
基于生物信息学分析探索种植体周围炎的免疫特征基因及其对免疫细胞的调控机制
Immunogenetic features and their regulatory mechanisms on immune cells in peri-implantitis：a bioinformatics analysis
- 重庆医科大学学报 2024年49卷第4期 页码：436-443
- 作者机构：
重庆医科大学附属口腔医院、口腔疾病研究重庆市重点实验室、重庆市高校市级口腔生物医学工程重点实验室，重庆 401147
- 作者简介：
朱星宇，Emai：2021120694@stu.cqmu.edu.cn，研究方向：种植体周围炎及种植体表面改性。
季 平，Email：jiping@hospital.cqmu.edu.cn。
- 基金信息：重庆英才计划“包干制”资助项目(cstc2021ycjh-bgzxm0336)
DOI：10.13406/j.cnki.cyxb.003480
中图分类号： R780.2收稿：2024-02-02，
修回：2024-03-18，
录用：2024-03-19，
纸质出版：2024-04-28
- 稿件说明：
移动端阅览
朱星宇,唐菡,陈陶,等.基于生物信息学分析探索种植体周围炎的免疫特征基因及其对免疫细胞的调控机制[J].重庆医科大学学报,2024,49(4):436-443.
Zhu Xingyu,Tang Han,Chen Tao,et al.Immunogenetic features and their regulatory mechanisms on immune cells in peri-implantitis：a bioinformatics analysis[J].Journal of Chongqing Medical University,2024,49(4):436-443.
朱星宇,唐菡,陈陶,等.基于生物信息学分析探索种植体周围炎的免疫特征基因及其对免疫细胞的调控机制[J].重庆医科大学学报,2024,49(4):436-443. DOI： 10.13406/j.cnki.cyxb.003480.
Zhu Xingyu,Tang Han,Chen Tao,et al.Immunogenetic features and their regulatory mechanisms on immune cells in peri-implantitis：a bioinformatics analysis[J].Journal of Chongqing Medical University,2024,49(4):436-443. DOI： 10.13406/j.cnki.cyxb.003480.
摘要
目的
2
基于生物信息学分析探究种植体周围炎（peri-implantitis）疾病发展中明显浸润的免疫细胞及关键的免疫相关基因。
方法
2
整合美国国家生物技术信息中心基因表达数据库（gene expression omnibus，GEO）中的GSE106090、GSE33774及GSE57631数据集，通过单样本基因集富集分析（single-sample gene set enrichment analysis，ssGSEA）评估种植体周围炎及健康牙龈组织中的免疫细胞浸润分数，并利用套索算法（least absolute shrinkage and selection operator，LASSO）筛选关键的免疫基因。
结果
2
整合3个数据集并去批次效应后，使用“ClusterProfiler”包实现种植体周围炎的基因本体论（gene ontology，GO）及京都基因与基因组百科全书（kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG）数据库的富集分析，以识别在种植体周围炎中主要上调和下调的信号通路及生物学过程。本研究进一步将差异基因与ImmPort数据库中获得的免疫相关基因取交集，通过LASSO回归筛选变量后，成功鉴定关键的疾病免疫特征性基因，包括趋化因子CC配体18（C-C motif chemokine ligand 18，CCL18）、白细胞介素-1β（interleukin 1 beta，IL-1β）、补体C3（complement C3，C3）、白细胞介素-6（interleukin 6，IL6）、利钠肽受体-3（natriuretic peptide receptor 3，NPR3）、肽酶抑制因子-3（peptidase inhibitor 3，PI3）、白细胞免疫球蛋白样受体-B3（leukocyte immunoglobulin like receptor B3，LILRB3）、富亮氨酸重复序列G蛋白偶联受体-4（leucine rich repeat containing G protein-coupled receptor 4，LGR4）。随后，本研究进行与ssGSEA免疫浸润分数的相关性分析，这
些基因与种植体周围软组织内明显增加的23种免疫细胞呈现出不同程度的相关性。通过GO和KEGG数据库的富集分析，发现
IL1B、IL6、CCL18、C3、LGR4、PI3、LILRB3
等基因主要参与体液免疫、适应性免疫、白细胞迁移以及皮肤表皮发育等生物过程，而
NPR3
主要与白细胞增殖和体液水平调节等生物过程相关。
结论
2
通过运用生物信息学的方法对免疫相关差异基因进行筛选，本研究成功识别出8个关键的免疫特征性基因，参与了种植体周围炎免疫应答及炎症响应的多个环节，并对种植体周围炎疾病背景具有较高敏感性。这些免疫特征性基因的识别为深入理解种植体周围炎的发病机制以及开发新的治疗策略提供重要的分子靶标。
Abstract
Objective
2
To investigate the immune cells with significant infiltration and key immune-related genes in the progression of peri-implantitis based on bioinformatics analysis.
Methods
2
The GSE106090，GSE33774，and GSE57631 datasets from the NCBI Gene Expression Omnibus（GEO） were integrated. The single-sample gene set enrichment analysis（ssGSEA） was used to assess the immune cell infiltration score of peri-implantitis tissue and healthy gingival tissue，and the least absolute shrinkage and selection operator（LASSO） regression analysis was used to identify key immune genes.
Results
2
After the three datasets were integrated and the batch effect was removed，the ClusterProfiler package was used to perform gene ontology（GO） and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG） Gene Set Enrichment Analysis（GSEA） for peri-implantitis to identify significantly upregulated and downregulated signaling pathways and biological processes. The differentially expressed genes were intersected with the immune-related genes obtained from the ImmPort database，and key immune genes of the disease were successfully identified by the LASSO regression analysis，including C-C motif chemokine ligand 18（
CCL18
），interleukin-1β（
IL1B
），interleukin-6（
IL6
），complement C3（
C3
），natriuretic peptide receptor 3（
NPR3
），peptidase inhibitor 3（
PI3
），leukocyte immunoglobulin like receptor B3（
LILRB3
），and leucine rich repeat containing G prote
in-coupled receptor 4（
LGR4
）. Subsequently，a correlation analysis was conducted with ssGSEA immune infiltration score，and the results showed varying degrees of correlation between these genes and the 23 types of immune cells with a significant increase in peri-implant soft tissue. GO and KEGG enrichment analyses showed that the genes such as
IL1B
，
IL6
，
CCL18
，
C3
，
LGR4
，
PI3
，and
LILRB3
were mainly involved in the biological processes such as humoral immunity，adaptive immunity，leukocyte migration，and skin epidermal development，while
NPR3
was mainly associated with the biological processes such as leukocyte proliferation and body fluid regulation.
Conclusion
2
Differentially expressed immune-related genes are obtained by the bioinformatics method，and eight key immune genes are identified，which participate in multiple links of immune response and inflammatory response in peri-implantitis and exhibit high sensitivity to the disease background of peri-implantitis. The identification of these immune genes provides important molecular targets for a deeper understanding of the pathogenesis of peri-implantitis and the development of novel therapeutic strategies.
关键词
Keywords
references
Derks J ， Tomasi C . Peri-implant health and disease. A systematic review of current epidemiology [J ] . J Clin Periodontol ， 2015 ， 42 （ Suppl 16 ）： S158 - S171 ．
Zhang HD ， Li WJ ， Zhang L ， et al . A nomogram prediction of peri-implantitis in treated severe periodontitis patients：a 1-5-year prospective cohort study [J ] . Clin Implant Dent Relat Res ， 2018 ， 20 （ 6 ）： 962 - 968 ．
Heitz-Mayfield LJ ， Aaboe M ， Araujo M ， et al . Group 4 ITI Consensus Report：risks and biologic complications associated with implant dentistry [J ] . Clin Oral Implants Res ， 2018 ， 29 （ Suppl 16 ）： 351 - 358 ．
Giro G ， Tebar A ， Franco L ， et al . Treg and TH17 link to immune response in individuals with peri-implantitis：a preliminary report [J ] . Clin Oral Investig ， 2021 ， 25 （ 3 ）： 1291 - 1297 ．
Galarraga-Vinueza ME ， Obreja K ， Ramanauskaite A ， et al . Macrophage polarization in peri-implantitis lesions [J ] . Clin Oral Investig ， 2021 ， 25 （ 4 ）： 2335 - 2344 ．
Yang YM ， Hua YW ， Zheng H ， et al . Biomarkers prediction and immune landscape in ulcerative colitis：findings based on bioinformatics and machine learning [J ] . Comput Biol Med ， 2024 ， 168 ： 107778 ．
Albrektsson T ， Jemt T ， Mölne J ， et al . On inflammation-immunological balance theory-A critical apprehension of disease concepts around implants：Mucositis and marginal bone loss may represent normal conditions and not necessarily a state of disease [J ] . Clin Implant Dent Relat Res ， 2019 ， 21 （ 1 ）： 183 - 189 .
Liu YD ， Liu QF ， Li ZP ， et al . Long non-coding RNA and mRNA expression profiles in peri-implantitis vs periodontitis [J ] . J Periodontal Res ， 2020 ， 55 （ 3 ）： 342 - 353 ．
Yuan SS ， Wang C ， Jiang WT ， et al . Comparative transcriptome analysis of gingival immune-mediated inflammation in peri-implantitis and periodontitis within the same host environment [J ] . J Inflamm Res ， 2022 ， 15 ： 3119 - 3133 ．
Zhang XG ， Wang ZF ， Hu L ， et al . Identification of potential genetic biomarkers and target genes of peri-implantitis using bioinformatics tools [J ] . Biomed Res Int ， 2021 ， 2021 ： 1759214 ．
Charoentong P ， Finotello F ， Angelova M ， et al . Pan-cancer immunogenomic analyses reveal genotype-immunophenotype relationships and predictors of response to checkpoint blockade [J ] . Cell Rep ， 2017 ， 18 （ 1 ）： 248 - 262 ．
Salvi GE ， Cosgarea R ， Sculean A . Prevalence and mechanisms of peri-implant diseases [J ] . J Dent Res ， 2017 ， 96 （ 1 ）： 31 - 37 ．
Albrektsson T ， Jemt T ， Mölne J ， et al . On inflammation-immunological balance theory-a critical apprehension of disease concepts around implants：Mucositis and marginal bone loss may represent normal conditions and not necessarily a state of disease [J ] . Clin Implant Dent Relat Res ， 2019 ， 21 （ 1 ）： 183 - 189 ．
Li Y ， Li X ， Guo DN ， et al . Immune dysregulation and macrophage polarization in peri-implantitis [J ] . Front Bioeng Biotechnol ， 2024 ， 12 ： 1291880 ．
Tsukasaki M ， Takayanagi H . Osteoimmunology：evolving concepts in bone-immune interactions in health and disease [J ] . Nat Rev Immunol ， 2019 ， 19 （ 10 ）： 626 - 642 ．
Zhuang QY ， Liu Y ， Wang HZ ， et al . LILRB3 suppresses immunity in glioma and is associated with poor prognosis [J ] . Clin Transl Med ， 2023 ， 13 （ 10 ）： e1396 ．
Wu GJ ， Xu YX ， Schultz RD ， et al . LILRB3 supports acute myeloid leukemia development and regulates T-cell antitumor immune responses through the TRAF2-cFLIP-NF-κB signaling axis [J ] . Nat Cancer ， 2021 ， 2 （ 11 ）： 1170 - 1184 ．
Cardoso AP ， Pinto ML ， Castro F ， et al . The immunosuppressive and pro-tumor functions of CCL18 at the tumor microenvironment [J ] . Cytokine Growth Factor Rev ， 2021 ， 60 ： 107 - 119 ．
Takegahara N ， Kim H ， Choi Y . Unraveling the intricacies of osteoclast differentiation and maturation：insight into novel therapeutic strategies for bone-destructive diseases [J ] . Exp Mol Med ， 2024 ， 56 （ 2 ）： 264 - 272 ．
Limandjaja GC ， van den Broek LJ ， Waaijman T ， et al . Increased epidermal thickness and abnormal epidermal differentiation in keloid scars [J ] . Br J Dermatol ， 2017 ， 176 （ 1 ）： 116 - 126 ．
Alves CH ， Russi KL ， Rocha NC ， et al . Host-microbiome interactions regarding peri-implantitis and dental implant loss [J ] . J Transl Med ， 2022 ， 20 （ 1 ）： 425 ．
Heitz-Mayfield LJA ， Salvi GE . Peri-implant mucositis [J ] . J Clin Periodontol ， 2018 ， 45 （ Suppl 20 ）： S237 - S245 ．
Ganesan SM ， Dabdoub SM ， Nagaraja HN ， et al . Biome-microbiome interactions in peri-implantitis：a pilot investigation [J ] . J Periodontol ， 2022 ， 93 （ 6 ）： 814 - 823 ．
Perunovic T ， Goetze JP . C-type natriuretic peptide in essential hypertension：old ways for a new time [J ] . JACC Basic Transl Sci ， 2023 ， 8 （ 5 ）： 568 - 571 ．
Harrington EO ， Kumar A ， Leandre V ， et al . Natriuretic peptide receptor-C mediates the inhibitory effect of atrial natriuretic peptide on neutrophil recruitment to the lung during acute lung injury [J ] . Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol ， 2022 ， 323 （ 4 ）： L438 - L449 ．
Cheng C ， Zhang J ， Li XD ， et al . NPRC deletion mitigated atherosclerosis by inhibiting oxidative stress，inflammation and apoptosis in ApoE knockout mice [J ] . Signal Transduct Target Ther ， 2023 ， 8 （ 1 ）： 290 ．
Guzeldemir-Akcakanat E ， Sunnetci-Akkoyunlu D ， Orucguney B ， et al . Gene-expression profiles in generalized aggressive periodontitis：a gene network-based microarray analysis [J ] . J Periodontol ， 2016 ， 87 （ 1 ）： 58 - 65 ．
0
浏览量
11
下载量
0
CSCD
- 网络PDF下载
- WORD下载
- Meta-XML下载
- BibTeX下载
- Endnote下载
- RefMan 下载
- NoteExpress下载
- NoteFirst下载
关联资源
相关文章
相关作者
相关机构
- 技术支持由北京北大方正电子有限公司提供 京ICP备09064830号-19
京公网安备11010802024621 - 本系统建议在Chrome、 IE9+ 以上版本浏览器阅读本站内容，360浏览器请切换至极速模式
- Cookies帮助我们提供服务并提供个性化体验。使用本网站，即表示您同意我们使用Cookies
