شناسایی بیومارکرهای بیان ژن جهت تشخیص مصرف غیر قانونی محرک‌های رشد استروئیدی در کشتارگاه‌ها

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه جیرفت

2 موسسه تحقیقات علوم دامی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی. کرج. ایران

چکیده

توجه به وجود باقی‌مانده هورمون‌های محرک رشد در لاشه حیوانات کشتار شده در کشتارگاه به عنوان یک خطر بالقوه برای سلامت افراد جامعه ضروری می‌باشد. پژوهش حاضر با هدف شناسایی بیومارکرهایی جهت تشخیص استفاده غیرقانونی از محرک‌های رشد استروئیدی در کشتارگاها انجام شد. برای این منظور در ابتدا آنالیز بیان افتراقی ژن‌ها در یک پروفایل بیان ژنی موجود در پایگاه داده Arrayexpress با شماره دسترسی E-GEOD-12179، شامل مقایسه‌ی بافت ماهیچه گاو گوشتی که هورمون محرک رشد دریافت کرده با گاو گوشتی که هیچ محرک رشدی دریافت نکرده است انجام شد. از بین ژن‌هایی با بیان متفاوت، ژن‌های هدف با استفاده از تجزیه و تحلیل پارامترهای آماری شبکه شناسایی شدند. ژن‌های شناسایی شده شامل: MAPK1 ،EDN1 ،TGFB1 ،BMP4 و PPARA بودند. سپس آنالیز مسیرهای ژنی، ساخت و آنالیز شبکه بیانی ژن‌ها بر اساس ژن‌های هدف، با استفاده از نرم‌افزارهای Pathvisio، Cytoscape و Pathwaystudio انجام شد. تجزیه و تحلیل مسیرهای ژنی نشان داد، مسیرهای فاکتور رشد بتا، گیرنده فاکتور رشد و آزادسازی هورمون گنادوتروپین معنی‌دار می‌باشند. همچنین نتایج این تجزیه و تحلیل نشان داد که این ژن‌ها در تنظیم فعالیت‌های پایه‌ای سلول تکثیر، تمایز و نمو و فرایند هایپرتروفی ماهیچه نقش دارند. بنابراین این ژن‌ها پتانسیل معرفی به عنوان بیومارکر بیان ژنی در رابطه با تشخیص استفاده از محرک‌های رشد استروئیدی را دارند و نشانگرهای جدیدی را برای تشخیص مصرف غیر قانونی محرک‌های رشد استروئیدی در کشتارگاه‌ها فراهم می‌کنند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Identification of gene expression biomarkers to detect illicit use of steroid growth stimulators in slaughterhouses

نویسندگان [English]

  • Zahra Roudbari 1
  • Morteza Sattaei Mokhtari 1
  • Arsalan Barazandeh 1
  • hamid seyedabadi 2
1 Department of Animal Science, University of Jiroft, Jiroft, Iran
2 Animal Science Research Institute of IRAN (ASRI), Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO),Karaj, Iran
چکیده [English]

Consideration of the residual growth hormones in the carcass of slaughtered animals in the slaughterhouse is necessary as a potential risk to the health of the community. The present study aimed at identifying biomarkers to detect the illegal use of growth stimulating hormones in slaughter houses. For this purpose, the differential expression analysis of the genes in a gene expression profile in the Arrayexpress database with the accession number E-GEOD-12179 was
initially comprised of a comparison of the muscle tissue of the beef cattle receiving the growth stimulating hormone with beef cattle muscle, which did not receive any growth stimulating hormones. Among genes with different expression, target genes were identified by analyzing the statistical parameters of the network. The identified genes were MAPK1, EDN1, TGFB1, BMP4, and PPARA. Then the pathway analysis of the gene, generating and analyzing the expression network of genes based on target genes were performed using Pathvisio, Cytoscape and Pathway studio software. Analysis of pathways showed that beta-cell growth factor, growth factor receptor, and gonadotropin hormone release were significant. Also, the results of this analysis showed that these genes play a role in the regulation of cellular cell proliferation, differentiation, development, and process of muscle hypertrophy. Therefore, these genes have the potential for introduction as biomarkers of gene expression in relation to the detection of the use of growth promoters and provide new markers for detecting illegal use of growth stimulating hormones in slaughterhouses.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Candidate biomarker
  • Fraud detection
  • Biology pathway
  • gene expression analysis

1. Cannizzo, F. T., S. Pegolo, P. Pregel, E. Manuali, S. Salamida, S. Divari, L. Bargelloni. 2016. Morphological Examination and Transcriptomic Profiling To Identify Prednisolone Treatment in Beef Cattle. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 64(44), 8435–8446.
2. Carraro, L., S. Ferraresso, B. Cardazzo, C. Romualdi, C. Montesissa, F. Gottardo, L. Bargelloni. 2009. Expression profiling of skeletal muscle in young bulls treated with steroidal growth promoters. Physiological Genomics, 38(2), 138–148.
3. Courtheyn, D., L. Bizec, B. Brambilla, G. D. Brabander, H. F. Cobbaert, E. Wasch. 2002. Recent developments in the use and abuse of growth promoters. Analytica Chimica Acta, 473(1–2), 71–82.
4. Dehmer, M., L. A. Mueller and F. Emmert-Streib. 2013. Quantitative network measures as biomarkers for classifying prostate cancer disease states: a systems approach to diagnostic biomarkers. PloS One, 8(11), e77602.
5. Dvorak, J., A. Filistowicz, D. Hruska, P. Horal, I. Vrtková, A. Kúbek, S. Pomichal. 2002. The polymorphism of MSTN, PRNP and CSN3 genes in Charolais cattle. Animal Science Papers and Reports. Supplement, 1(20).
6. Hoffmann, J. M., J. R. Grünberg, C. Church, I. Elias, V. Palsdottir, J.O. Jansson, U. Smith. 2017. BMP4 gene therapy in mature mice reduces BAT activation but protects from obesity by browning subcutaneous adipose tissue. Cell Reports, 20(5), 1038–1049.
7. Jahng, J. W., N. Y. Kim, V. Ryu, S. B. Yoo, B.T. Kim, D.W. Kang and J.H Lee. 2008. Dexamethasone reduces food intake, weight gain and the hypothalamic 5-HT concentration and increases plasma leptin in rats. European Journal of Pharmacology, 581(1–2), 64–70.
8. Kim, H. J and D. Bar-Sagi. 2004. Modulation of signalling by Sprouty: a developing story. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 5, 441.
9. Koltes, J. E., R. G. Tait Jr, E. R. Fritz, B. P. Mishra, A. L. Van Eenennaam, R. G. Mateescu, G. Duan. 2012. A systems-genetics analysis of bovine skeletal muscle iron content. J. Anim. Sci, 90(Suppl 3), 163.
10. Lee, S. H., C. Gondro, J. van der Werf, N. K. Kim, D. Lim, E. W. Park, J. M. Thompson. 2010. Use of a bovine genome array to identify new biological pathways for beef marbling in Hanwoo (Korean Cattle). BMC Genomics, 11(1), 1–11.
11. Nguyen, D. V., A. Bulak Arpat, N. Wang and R. J. Carroll. 2002. DNA microarray experiments: biological and technological aspects. Biometrics, 58(4), 701–717.
12. Pearson, G., F. Robinson, T. Beers Gibson, B. Xu, M. Karandikar, K. Berman and M. H. Cobb. 2001. Mitogen-activated protein (MAP) kinase pathways: regulation and physiological functions. Endocrine Reviews, 22(2), 153–183.
13. Pegolo, S., G. Gallina, C. Montesissa, F. Capolongo, S. Ferraresso, C. Pellizzari, L. Bargelloni. 2012. Transcriptomic markers meet the real world: finding diagnostic signatures of corticosteroid treatment in commercial beef samples. BMC Veterinary Research, 8(1), 205.
14. Piacentini, L., M. Gray, N. Y. Honbo, J. Chentoufi, M. Bergman and J. S. Karliner. 2000. Endothelin-1 Stimulates Cardiac Fibroblast Proliferation Through Activation of Protein Kinase C. Journal of Molecular and Cellular Cardiology, 32(4), 565–576.
15. Rijk, J. C. W., A. A. C. M. Peijnenburg, P. J. M. Hendriksen, J. M. Van Hende, M. J. Groot and M. W. F. Nielen. 2010. Feasibility of a liver transcriptomics approach to assess bovine treatment with the prohormone dehydroepiandrosterone (DHEA). BMC Veterinary Research, 6(1), 44.
16. Ritchie, M. E., B. Phipson, D. Wu, Y. Hu, C. W. Law, W. Shi and G. K. Smyth. 2015. limma powers differential expression analyses for RNA-sequencing and microarray studies. Nucleic Acids Research, 43(7), e47–e47.
17. Sachinidis, A., B. K. Fleischmann, E. Kolossov, M. Wartenberg, H. Sauer and J. Hescheler. 2003.Cardiac specific differentiation of mouse embryonic stem cells. Cardiovascular Research, 58(2), 278–291.