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Integration of transcriptomics, metabolomics, and lipidomics reveals the mechanisms of doxorubicin-induced inflammatory responses and myocardial dysfunction in mice - 29/04/23

Doi : 10.1016/j.biopha.2023.114733 
Xin Tan a, b, 1, Rongyi Zhang c, d, 1, Meide Lan a, b, 1, Cong Wen a, b, Hao Wang a, b, Junsong Guo a, b, Xuemei Zhao a, b, Hui Xu a, b, Ping Deng e, Huifeng Pi e, Zhengping Yu e, Rongchuan Yue a, b, , 2 , Houxiang Hu a, b, d, , 2
a Department of Cardiology, Affiliated Hospital of North Sichuan Medical College, Nanchong 637000, China 
b Academician Workstation, Affiliated Hospital of North Sichuan Medical College, Nanchong 637000, China 
c Department of Cardiology, Nanchong Central Hospital, The Second Clinical Institute of North Sichuan Medical College, Nanchong China 
d Jinan University, No. 601 Huangpu Avenue West, Guangzhou 510632, China 
e Department of Occupational Health, Third Military Medical University, Chongqing 400038, China 

Correspondence to: Department of Cardiology, Affiliated Hospital of North Sichuan Medical College, No. 63, Wenhua Road, Nanchong 637000, Sichuan Province, China. Department of Cardiology, Affiliated Hospital of North Sichuan Medical College No. 63, Wenhua Road Nanchong Sichuan Province 637000 China ⁎⁎ Corresponding author at: Department of Cardiology, Affiliated Hospital of North Sichuan Medical College, Nanchong 637000, China. Department of Cardiology, Affiliated Hospital of North Sichuan Medical College Nanchong 637000 China

Abstract

Doxorubicin (DOX) is an anthracycline antineoplastic agent that has limited clinical utility due to its dose-dependent cardiotoxicity. Although the exact mechanism remains unknown, inflammatory responses have been implicated in DOX-induced cardiotoxicity (DIC). In this study, we analyzed the transcriptomic, metabolomic as well as lipidomic changes in the DOX-treated mice to explore the underlying mechanisms of DIC. We found that continuous intraperitoneal DOX injections (3 mg/kg/d) for a period of five days significantly induced cardiac dysfunction and cardiac injury in male C57BL/6 J mice (8 weeks old). This corresponded to a significant increase in the myocardial levels of IL-4, IL-6, IL-10, IL-17 and IL-12p70. Furthermore, inflammation-related genes such as Ptgs2 , Il1b , Cxcl5 , Cxcl1 , Cxcl2 , Mmp3 , Ccl2 , Ccl12 , Nfkbia , Fos , Mapk11 and Tnf were differentially expressed in the DOX-treated group, and enriched in the IL-17 and TNF signaling pathways. Besides, amino acids, peptides, imidazoles, toluenes, hybrid peptides, fatty acids and lipids such as Hex1Cer, Cer, SM, PG and ACCa were significantly associated with the expression pattern of inflammation-related genes. In conclusion, the integration of transcriptomic, metabolomic and lipidomic data identified potential new targets and biomarkers of DIC.

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Graphical Abstract




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Highlights

The effects of doxorubicin on mouse cardiac cytotoxicity by the transcriptome, metabolome, and lipidome were studied.
IL-4, IL-6, IL-10, IL-17 and IL-12p70 were significantly elevated in muscle of treated mice.
Inflammation-associated gene pathways are significant enriched.
Metabolites such as amino acids, imidazoles, toluenes, fatty acids, etc. are associated with inflammatory pathways.
Lipid products such as Hex1Cer, Cer, SM, PG and ACCa were associated with inflammatory pathways.

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Abbreviations : DOX, DIC, DAMs, DEGs, GO, KEGG, LC-MS, OPLS-DA, PCA

Keywords : Doxorubicin, Cardiotoxicity, Inflammation, Transcriptome, Metabolome, Lipidomics


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Vol 162

Article 114733- juin 2023 Retour au numéro
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