基于铁死亡相关基因构建心肌缺血-再灌注损伤的分子网络及其验证分析

摘要

目的 探索心肌缺血-再灌注（I/R）损伤中铁死亡相关基因的表达及功能，通过构建分子网络及其验证分析，为心肌I/R损伤的治疗提供新的分子靶点。方法 对GSE108940数据库中的基因表达数据进行标准化处理，利用火山图和热图筛选差异表达基因（DEGs）。结合FerrDb数据库，进行交集分析以识别铁死亡相关的差异表达基因（DEFRGs）。通过聚类分析器R包对这些基因进行GO和KEGG功能富集分析。使用STRING数据库构建蛋白质相互作用（PPI）网络，并利用Friends工具评估关键枢纽基因。通过GSE4105数据集和HL-1小鼠心肌细胞株缺氧-再氧化（OGD/R）模型，验证这些关键基因的表达变化。结果 基于GSE108940数据集，通过标准化处理后的基因芯片数据，识别出533个DEGs，包括312个上调和221个下调基因。进一步通过交集分析，与FerrDb数据库中的铁死亡相关基因对比，识别出23个DEFRGs，其中19个上调、4个下调基因。这些基因的功能富集分析涵盖多个关键生物过程，如铁离子运输、细胞内铁离子稳态等，并在多个细胞组成部分和分子功能层面显示其重要性。PPI网络揭示了20个基因节点之间的复杂相互作用，并确定了5个关键枢纽基因：Sqstm1(Sequestosome1)、转铁蛋白受体（Tfrc）、脂联素2(Lcn2)、细胞周期依赖性激酶抑制剂1A(Cdkn1a)和溶质载体家族40成员1(Slc40a1)。利用GSE4105数据集以及构建的HL-1小鼠心肌细胞株OGD/R模型，均显示这些关键基因在心肌I/R损伤模型中的表达变化。结论 本研究基于生物信息学方法构建了心肌I/R损伤相关的铁死亡分子网络，并通过实验初步验证了关键枢纽基因的作用，为未来心肌I/R损伤的治疗提供了潜在的靶点。

关键词

心肌缺血-再灌注损伤 / 铁死亡 / 差异表达基因 / 功能富集分析 / 蛋白质相互作用网络