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系统性硬化症与动脉粥样硬化的共同基因及免疫浸润特征研究

期刊:clinical rheumatologyDOI:10.1007/s10067-025-07479-9

该文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告内容:


系统性硬化症与动脉粥样硬化的共同基因及免疫浸润特征研究

第一作者及机构

本研究由Yanqing Pan(徐州医科大学附属医院心血管内科)与Binbing Shi(徐州医科大学附属医院全科医学科)共同第一作者完成,通讯作者为Hong ZhuDefeng Pan。论文发表于Clinical Rheumatology期刊,于2025年5月2日在线发布,DOI编号10.1007/s10067-025-07479-9。


学术背景

研究领域:本研究横跨自身免疫病(系统性硬化症,Systemic Sclerosis, SSc)心血管疾病(动脉粥样硬化,Atherosclerosis, AS)的交叉领域,聚焦于两种疾病的共同分子机制。

研究动机
1. 临床关联性:流行病学数据显示,SSc患者发生AS的风险显著高于普通人群(如心肌梗死风险增加2倍,外周动脉疾病风险增加4-5倍),但传统风险因素(如高血压、高血脂)无法完全解释这一现象。
2. 分子机制空白:尽管SSc与AS均涉及慢性炎症、内皮功能障碍和免疫失调,但两者共享的具体分子通路尚未明确。

研究目标
- 通过生物信息学方法筛选SSc与AS的共同差异表达基因(Differentially Expressed Genes, DEGs)。
- 揭示共同基因的免疫浸润特征及调控网络,为两种疾病的关联机制提供分子层面证据。


研究流程与方法

研究分为六个核心步骤,整合多组学数据与算法分析:

1. 数据获取与预处理
- 数据来源:从NCBI GEO数据库获取4个数据集(GSE125362、GSE95065为SSc皮肤活检数据;GSE100927、GSE28829为AS动脉组织数据)。
- 样本量:SSc组26例(病变皮肤)vs. 对照组19例(健康皮肤);AS组85例(病变动脉)vs. 对照组48例(正常动脉)。
- 差异基因筛选:使用R语言limma包,阈值设定为调整后p值<0.05且|log2FC|>0.5。

2. 共同DEGs鉴定与功能富集
- 结果:鉴定出104个共同DEGs(99个上调,5个下调)。
- 功能分析:通过DAVID数据库进行GO(Gene Ontology)与KEGG通路分析。
- 生物学过程:富集于炎症反应、免疫应答、趋化因子信号通路。
- 分子功能:涉及C-C趋化因子受体活性(如CCR5)。
- 通路:脂质代谢、类风湿关节炎通路显著关联。

3. 蛋白质互作网络(PPI)与枢纽基因筛选
- 方法:使用STRING数据库(交互评分>0.4)构建PPI网络,Cytoscape软件可视化,CytoHubba插件通过5种算法(Degree、EPC、MCC等)筛选枢纽基因。
- 结果:7个候选枢纽基因(ITGB2、CD163、CCR5等),其中ITGB2、CD163、CCR5在独立验证数据集(GSE95065、GSE28829)中表达一致性最高。

4. 调控网络构建
- 转录因子(TF)-mRNA-miRNA网络:通过TRRUST和miRNET数据库预测,发现12个TF(如NF-κB)和164个miRNA可能调控枢纽基因。

5. 免疫浸润分析
- 方法:CIBERSORT算法量化22种免疫细胞比例。
- 结果
- SSc:M2巨噬细胞和初始CD4+ T细胞浸润增加。
- AS:M0巨噬细胞、活化肥大细胞富集。
- 相关性:ITGB2与CCR5负相关于M1巨噬细胞,CD163正相关于M2巨噬细胞。

6. 实验验证
- 外部数据集验证:枢纽基因在独立队列中均显著上调(p<0.05),支持其作为生物标志物的潜力。


主要结果

  1. 共同基因特征:104个DEGs中,炎症相关通路(如TLR信号通路)占主导,提示免疫失调是SSc与AS的共同驱动力。
  2. 枢纽基因功能
    • ITGB2(整合素β2):促进白细胞黏附与内皮损伤,关联两种疾病的血管病理。
    • CD163:M2巨噬细胞标志物,在SSc中驱动纤维化,在AS中促进斑块内内皮-间质转化(EndMT)。
    • CCR5:趋化因子受体,调控血管平滑肌细胞迁移与炎症放大。
  3. 免疫微环境:巨噬细胞与T细胞亚群失衡是两种疾病的共同特征。

结论与价值

科学意义
- 首次系统性揭示SSc与AS共享的分子机制,提出ITGB2、CD163、CCR5可作为跨疾病诊断标志物。
- 为“自身免疫病加速动脉粥样硬化”的假说提供基因与免疫学证据。

应用价值
- 临床转化:靶向枢纽基因(如CCR5抑制剂)可能同时干预SSc的纤维化与AS的斑块形成。
- 风险预测:免疫浸润特征(如M2巨噬细胞比例)或可优化SSc患者的心血管风险评估模型。


研究亮点

  1. 多组学整合:结合转录组、PPI网络、免疫浸润分析,全面解析疾病关联性。
  2. 方法创新:首次应用CytoHubba多算法交叉验证枢纽基因,提升结果可靠性。
  3. 临床相关性:明确SSc患者需加强心血管监测,并提出潜在干预靶点。

其他有价值内容

  • 局限性:未纳入治疗药物干扰分析,未来需实验验证基因功能。
  • 延伸方向:探索枢纽基因是否适用于其他自身免疫病(如类风湿关节炎)合并AS的机制研究。

(报告总字数:约1500字)

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