トランスクリプトーム分析により、糖尿病性網膜症におけるトランスシレチンを減衰させるグルコース誘発性HRECS機能障害の新規3-LNCRNA調節ネットワークが特定されました

背景：糖尿病性網膜症（DR）は、労働年齢集団の失明の主な原因です。トランスシレチン（TTR）は、DR患者の濃度が有意に低下し、血管新生を抑制することにより視覚的保護効果を発揮しました。この作業は、長い非コーディングRNA（LNCRNA）を特定し、TTRの保護的役割の根底にある潜在的なメカニズムを調査することを目的としていました。 方法：低グルコース（LG）、高グルコース（HG）または4μMTTR（Hg+TTR）を含む高グルコースで処理したヒト網膜内皮細胞（HREC）のトランスクリプトームを導出しました。差次的に発現したLNCRNA、mRNAおよびTTR関連のLNCRNAおよびmRNAが獲得されました。機能的注釈と遺伝子セットの濃縮分析を適用して、TTR影響を受けた経路とプロセスを分析しました。加重遺伝子共発現ネットワーク分析（WGCNA）が実装され、ハブモジュールと遺伝子が得られました。LNCRNA-MRNA調節ネットワークは、CIS、TRANS、および競合する内因性RNAの作用モードに基づいて構築されました。QRT-PCRは、30人のDR患者と10人の正常対照からの水性ユーモアおよび血清サンプルにおけるLNCRNAの発現を検証するために実施されました。 結果：低グルコース（LG）、高グルコース（HG）または4μMTTR（Hg+TTR）を含む高グルコースで処理したHRECのRNAシーケンスを実施しました。146,783タンパク質コーディング転写産物、12,403既知のlncRNA転写産物、および1184の新規非コーディング転写産物が特徴付けられました。合計11,407個の差次的に発現したmRNA（de-mRNA）、679個のHGグループで差次的に発現したLNCRNA（de-lncrNA）、LGグループ、6206 de-mRNA、およびHg+TTR対HGグループの194個のde-lncrNAがそれぞれ取得されました。853 TTR-MRNAと48 TTR-LNCRNAが獲得され、細胞周期、アポトーシス、炎症シグナル伝達経路、酸化ストレスへの反応、血管新生、オートファジーに機能的に関与しました。WGCNA分析では、酸化ストレス応答、血管新生、MAPK経路、細胞増殖、アポトーシスのコア機能を伴う133遺伝子のハブモジュールが特定されました。QRT-PCR検証の後、3-LNCRNA調節ネットワークが提案されました。最後に、lncrnas MSTRG.15047.3およびAC008403.3は、通常のコントロールと比較して、水性ユーモアと血清サンプルの両方で有意に相対的な発現レベルを示し、FRMD6-AS2は有意にダウンレギュレートされました。 結論：TTRは、酸化ストレス、炎症シグナル伝達、オートファジーを含むmRNAおよび生物学的プロセスを調節しました。3-LNCRNA調節ネットワークは、血管新生を抑制するTTRを抑制するTTRの基礎となる特徴づけられ、DRの潜在的な診断パフォーマンスを示しました。

BACKGROUND: Diabetic retinopathy (DR) is the leading cause of blindness in the working age population. Transthyretin (TTR) showed a significantly decreased concentration in DR patients and exerted a visual protective effect by repressing neovascularization. This work intended to identify long non coding RNAs (lncRNAs) and explore their potential mechanism underlying the protective role of TTR. METHODS: Transcriptome of human retinal endothelial cells (hRECs) treated with low glucose (LG), high glucose (HG) or high glucose with 4 μM TTR (HG + TTR) was conducted. Differentially expressed lncRNAs, mRNAs and TTR related lncRNAs and mRNA were acquired. Functional annotation and Gene Set Enrichment Analysis were applied to analyse TTR affected pathways and processes. Weighted gene co-expression network analysis (WGCNA) was implemented to obtain hub modules and genes. LncRNA-mRNA regulatory networks were constructed based on cis, trans and competing endogenous RNAs acting mode. QRT-PCR was conducted to validate the expression of lncRNAs in aqueous humor and serum samples from 30 DR patients and 10 normal controls. RESULTS: RNA-sequencing of hRECs treated with low glucose (LG), high glucose (HG) or high glucose with 4 μM TTR (HG + TTR) was conducted. 146,783 protein-coding transcripts, 12,403 known lncRNA transcripts and 1184 novel non-coding transcripts were characterized. A total of 11,407 differentially expressed mRNAs (DE-mRNAs), 679 differentially expressed lncRNAs (DE-lncRNAs) in HG group versus LG group, 6206 DE-mRNAs and 194 DE-lncRNAs in HG + TTR versus HG group were obtained, respectively. 853 TTR-mRNAs and 48 TTR-lncRNAs were acquired, and functionally involved in cell cycle, apoptosis, inflammation signalling pathway, response to oxidative stress, neovascularization and autophagy. The WGCNA analysis identified a hub module of 133 genes, with the core function of oxidative stress response, angiogenesis, MAPK pathway, cell proliferation and apoptosis. After qRT-PCR validation, a 3-lncRNA regulatory network was proposed. At last, lncRNAs MSTRG.15047.3 and AC008403.3 showed significantly relative higher expression levels in both aqueous humor and serum samples, compared with normal controls, and FRMD6-AS2 was significantly down-regulated. CONCLUSIONS: TTR regulated mRNAs and biological processes including oxidative stress, inflammation signalling and autophagy. A 3-lncRNA regulatory network was characterized underlying TTR repressing neovascularization, and showed potential diagnostic performance in DR.