基于生物信息学的心肌缺血/再灌注损伤与坏死性凋亡共表达基因分析

摘要

目的 基于生物信息学分析心肌缺血/再灌注损伤（MI/RI）与坏死性凋亡共表达基因并验证。方法 基因表达图谱（GEO）数据库下载MI/RI表达谱数据（GSE67308和GSE19875），对GSE67308表达谱进行差异表达分析，筛选差异表达基因（DEGs）并进行基因集富分析和生物信号通路分析。对GSE67308表达谱数据进行免疫细胞浸润分析。利用分子标记数据库（MSigDB）和京都基因与基因组数据库（KEGG）检索坏死性凋亡相关基因，将DEGs与其交叉构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络确定关键基因。通过单细胞测序分析平台分析关键基因在心脏各细胞类型中的表达情况，同时使用GSE19875数据集对关键基因表达进行验证。结果 共鉴定出1 054个DEGs，其中363个上调，691个下调。基因富集分析显示，DEGs功能主要与凋亡过程、免疫反应、细胞内信号转导调节相关；生物信号通路分析显示，DEGs主要参与TNF、NF-κB等信号通路的调控。免疫浸润分析结果表明，MI/RI心肌组织中自然杀伤细胞、单核细胞等免疫浸润程度高。PPI网络分析显示Il1b、TNF、Birc3、Ripk1是坏死性凋亡的关键基因。单细胞测序分析表明，白细胞中关键基因表达升高。GSE19875数据集中与对照组比较，MI/RI模型组中Il1b、TNF、Birc3、Ripk1表达显著升高（P <0.01）。结论 MI/RI和参与调控坏死性凋亡的TNF信号通路、NF-κB信号通路高度相关；Il1b、TNF、Birc3、Ripk1是同时参与调节MI/RI和坏死性凋亡的关键基因；IL-1b、TNf、Birc3、Ripk1可能作为坏死性凋亡关键调节因子参与MI/RI过程。

关键词

心肌缺血/再灌注损伤 / 坏死性凋亡 / 共表达基因 / 生物信息学