基于生物信息学分析鉴定激素性股骨头坏死的关键生物标志物及相关免疫细胞浸润

目的:对激素性股骨头坏死(SIONFH)患者外周血清中的基因芯片数据进行生物信息学分析,探究SIONFH发生的分子机制。方法:通过基因表达综合数据库(GEO)获取SIONFH患者与非SIONFH患者外周血清中的基因表达谱。通过R软件、Perl语言,借助5个疾病相关数据库、基因本体论、基因/蛋白质相互作用关系检索工具、Cytoscape分析软件及DAVID等数据库和分析工具,进行差异表达基因(DEGs)鉴定、功能注释和富集分析,并计算SIONFH患者外周血清中免疫细胞之间的关系。结果:从GEO数据库中下载基因表达序列GSE123568,包括30例SIONFH患者和10例非SIONFH患者。SIONFH组与非SIONFH组比较的外周血清的基因本体论(GO)富集分析中,上调的DEGs在生物学过程中主要富集在免疫反应、细胞防御反应、模式识别受体信号通路、神经炎症反应等方面;在细胞组分中主要富集在分泌颗粒膜、质膜外侧和内溶酶体等方面;在分子功能中主要富集在模式识别受体活性、趋化因子受体活性、免疫受体活性等方面。下调的DEGs在生物学过程中主要富集在组蛋白修饰、共价染色质修饰、肽基赖氨酸修饰和RNA剪接等方面;在细胞组分中主要富集在核斑点、中心粒和前核糖体等方面;在分子功能中主要富集在组蛋白结合、丝氨酸/苏氨酸激酶活性和转录共调节活性等方面。免疫细胞浸润结果显示,树突细胞(DC)和滤泡辅助性T细胞(Tfh)呈正相关性(r=0.670,P<0.05),而CD8+T细胞和中性粒细胞呈负相关性(r=-0.500,P<0.05);SIONFH组活化的DC(P=0.002)较非SIONFH组浸润程度显著降低,而SIONFH组的记忆B细胞较非SIONFH组浸润程度显著提高(P=0.014)。结论:多个富集功能参与了SIONFH发生的过程,精氨酸酶1(ARG1)、Toll样受体2(TLR2)和前列腺素内过氧化物合成酶2(PTGS2)被认为是SIONFH患者外周血清中的潜在生物标志物。SIONFH患者的外周血清免疫细胞具有一定的特异性。从生物信息学分析对SIONFH可能的发生机制进行探索,为未来的科学研究和临床治疗提供了思路和参考。