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May 26, 2023

GPX4 è un biomarcatore chiave della ferroptosi ed è correlato alle popolazioni di cellule immunitarie e ai checkpoint immunitari nella sepsi infantile

Scientific Reports volume 13, numero articolo: 11358 (2023) Cita questo articolo 476 Accessi Dettagli metriche La sepsi è la reazione incontrollata del corpo all'infiammazione indotta da un'infezione, che

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 11358 (2023) Citare questo articolo

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La sepsi è la reazione incontrollata del corpo all’infiammazione indotta da un’infezione, che provoca una disfunzione multiorgano pericolosa per la vita (MODS). Sebbene la ricerca sulla sepsi abbia fatto notevoli progressi negli ultimi anni, la sua fisiopatologia rimane del tutto sconosciuta. La ferroptosi è un nuovo tipo di morte cellulare programmata che può avere un impatto sullo sviluppo della sepsi. Tuttavia, il meccanismo preciso deve ancora essere esplorato. In questo articolo, quattro set di dati sulla sepsi pediatrica [set di dati di addestramento (GSE26378 e GSE26440) e set di dati di validazione (GSE11755 e GSE11281)] sono stati scelti attraverso il database GEO (Gene Expression Omnibus) e 63 espressioni differenziali di geni di relazione con la ferroptosi (DE- FRG) furono infine scoperti utilizzando indagini bioinformatiche. L'annotazione funzionale è stata eseguita utilizzando l'analisi di arricchimento del percorso GO e KEGG. Quindi, quattro Core-FRG (FTH1, GPX4, ACSL1 e ACSL6) sono stati estratti dopo la costruzione della rete di interazione proteina-proteina (PPI) e la ricerca del modulo MCODE. Di conseguenza, Hub-FRG (GPX4) è stato trovato utilizzando i set di dati di validazione e l'esplorazione della correlazione tra popolazioni immunitarie (neutrofili, r = − 0,52; cellule T CD8, r = 0,43) e checkpoint immunitari (CD274, r = − 0,42) è stata implementato. L'utilità di GPX4 come marcatore di sepsi è stata valutata in un modello murino di sepsi. I risultati dimostrano che GPX4 è un biomarcatore cruciale e un nuovo bersaglio immunoterapico latente per la previsione e la terapia della sepsi pediatrica.

La sepsi è definita come una risposta infiammatoria incontrollata dell'organismo a un'infezione, che causa vari guasti agli organi e mette in pericolo la vita1. La sepsi ha un tasso di incidenza e un tasso di mortalità elevati2. Ogni giorno, quasi 14.000 persone in tutto il mondo muoiono di sepsi. Ancora più importante, l’incidenza della sepsi nei bambini è la più alta: il 40% dei casi riguarda bambini di età inferiore ai cinque anni, rispetto ad altre popolazioni. La maggior parte dei bambini morti di sepsi viveva in comunità povere3,4. Inoltre, il trattamento della sepsi richiede un gran numero di risorse mediche, costituisce una minaccia significativa per la salute umana e influisce negativamente sulla soddisfazione della vita4. La patogenesi della sepsi è estremamente complicata. Precedenti studi si sono concentrati sulla risposta immunitaria infiammatoria associata e hanno fatto qualche progresso, ma la ricerca sugli studi clinici non ha dato risultati sufficienti. Di conseguenza, la ricerca sulla sepsi rimane impegnativa e critica.

La ferroptosi è un concetto nuovo in biologia che recentemente è diventato il fulcro della ricerca scientifica. Si tratta di un tipo distinto di morte cellulare dipendente dal ferro, programmata da apoptosi, necrosi e autofagia5. La ferroptosi è causata principalmente dall'inattivazione o dalla riduzione della produzione di glutatione perossidasi 4 (GPX4) nelle cellule, che si traduce in un aumento delle specie lipidiche reattive dell'ossigeno (ROS) e, in definitiva, nella morte cellulare6,7,8. In termini di forma cellulare, la ferroptosi determina mitocondri più piccoli, aumento della densità e rottura della membrana e diminuzione della cresta9. Ricerche recenti hanno scoperto che una grave reazione allo stress nel paziente settico può provocare un metabolismo anomalo di ioni, grassi ed energia nel corpo10, e uno squilibrio nel metabolismo del ferro è direttamente associato alla fisiopatologia della sepsi11. L'aumento dell'epcidina è stato associato a un minor rischio di morte per sepsi12,13. Prauchner CA ha scoperto che l'accumulo di ROS era fondamentale nell'inizio e nella progressione di vari disturbi della funzione d'organo nella sepsi14. In precedenza, era comunemente osservato nella ricerca relativa al tumore e alla ferroptosi, mentre la ricerca sulla ferroptosi e sulla sepsi infantile veniva raramente riportata. Di conseguenza, sono urgentemente necessari ulteriori studi sulla regolazione molecolare e sul meccanismo della ferroptosi nella progressione della sepsi infantile. Questo studio prende la connessione tra ferroptosi e sepsi infantile come punto di svolta, ottiene i set di dati dal GEO, conduce analisi bioinformatiche, seleziona Hub-FRG ed effettua l'analisi di correlazione delle loro popolazioni di cellule immunitarie e dei checkpoint immunitari e della verifica biologica , al fine di fornire un nuovo biomarcatore con valore predittivo, potenziale bersaglio immunoterapeutico e base teorica per la ricerca sulla sepsi infantile (Fig. 1).