缺血性脑卒中患者的循环免疫circRNA-miRNA-mRNA轴预测.pdf

基金项目：内蒙古自治区科技计划项目（）通讯作者：刘丹，张广炜【临床医学】缺血性脑卒中患者的循环免疫 轴预测薛如卉，刘丹，张广炜（内蒙古科技大学包头医学院，内蒙古 包头 ；内蒙古科技大学包头医学院第一附属医院神经内三科）摘要 目的：探讨缺血性卒中（，）患者的循环免疫环状 （，）微小 （，）信使 （，）轴，寻找治疗 的分子靶点。方法：从 数据库中检索到了 、数据集，使用 软件或者 工具查找缺血性卒中患者与正常对照血液之间差异表达的基因、。通过 数据库，构建蛋白质 蛋白质相互作用（）网络，用 进行可视化，使用 中的介数中心度筛选出评分较高的基因。对筛选出前 个评分较高的差异基因进行基因本体论（）和京都基因和基因组百科全书（）途径富集分析。之后，根据 数据库预测靶标 ，构建 调控网络。使用 工具筛选出 患者差异表达的 ，结合文献挑选出显著差异并且已经经过 验证过的 ，使用 构建 调控网络。对两组调控网络取交集，预测出 中可能存在的调控网络，进一步构建免疫相关 轴，使用 数据集对免疫相关 轴中的 进行验证。结果：本研究鉴定了许多转录因子，基因包括 、，包括 、等，并且预测了 、等 条可能的免疫相关 轴。结论：可能作为 、的分子海绵调控 的进展。可能作为 的分子海绵调控 的进展。关键词 ；缺血性脑卒中 ：，（，；，年第 卷第 期 ，）：（），：，（），（）（），：，：，；急性缺血性卒中（，）是一种由大脑血液流量减少，导致脑细胞损伤引起的医疗紧急情况 。最近的研究表明，对急性缺血性卒中的早期识别、紧急介入治疗以及在专门的卒中中心进行治疗可以显著降低卒中相关的发病率和死亡率 。检测急性缺血性卒中的敏感度优于 ，是急性缺血性卒中诊断的重要手段 。由于计算机断层扫描（）经济、便捷，仍然作为卒中诊断的首选影像学方法 。然而，由于院前快速识别卒中的方法有限，对 患者的及时干预往往受到阻碍。因此，目前迫切需要一种高效且便捷的方法用于急性缺血性脑卒中的快速诊断。随着测序技术和生物信息学的发展，越来越多研究提出 患者在外周血中差异表达某些 、可能是诊断 的生物标志物或潜在的治疗靶点。据此，本研究采用生物信息学方法，预测可能的免疫相关 调控网络，分析 、在缺血性卒中的分子诊断和个体化治疗中的作用。材料与方法 微阵列数据从基因表达综合数据库（）中获得了 的 个 微 阵 列 数 据 集 、和 。基 于 平台，包括 个外周血样本，病例组（共 例）入组标准为：年龄 岁，诊断为缺血性卒中，对照组（共 例）为非卒中神经健康者。是基于 平台，采用芯片技术对 例急性缺血性卒中患者和 例对照组患者的血浆外泌体进行微阵列和生物信息学分析，研究了血浆 外 泌 体 中 的 图 谱 和 推 定 功 能。基于 平台，总共 份样本 年第 卷第 期 的血清 谱，其中包括 名脑血管疾病患者，名非脑血管疾病对照。方法 差 异 表 达 基 因（，）的鉴定使用 软件的 包对下载的数据集 进行差异表达基因（）的筛选。两组间的 采用学生 检验和 （）值进行进一步的筛选。在阈值 和 （）的情况下，通过 软件 包构建火山图，识别具有统计学意义的 。网络建设及模块分析 的 网络是通过 在线工具 相互作用基因检索搜索工具，（：）构建的。利用 插件 中的介数中心度（）计算了 网络的拓扑结构。根据中心性评分，确定 网络中的关键节点，然后推导出评分较高的前 个基因。功能富集分析基于 数据库（：），我们对 个关键基因进行了 和 通路富集分析，分析包括以下领域：生物过程（，）、细胞组分（，）和分子功能（，），的具有统计意义。与靶基因相关的 使用 ，一个发现基因调控网络中 相互作用的平台，将前 个中心基因定位到相应的 上，构建 调控网络。差异表达 的筛选及靶标 的预测采用 对数据集 中的 组和对照组的血清样本进行差异 的分析。具有 和 （）的 被认为是差异表达的 。结合 等人 的文献挑选出显著差异 ，（）并且已经经过 验证过的差异 。使用 预测 的靶标 。通过 绘制 和 调控网络。调控网络预测分别对根据基因预测的 和根据 预测的 取交集，预测可能的 调控网络。使用在线可视化软件 生成 的维恩图。预测可能的 调控网络。免疫相关 调控网络的筛选在 数据库中获得了免疫相关基因（，），并将 与我们预测可能的 调控网络中的基因取交集，筛选出免疫相关的 调控网络。免疫相关 调控网络中的 验证及构建使用 数据集对 调控网络中的 进行验证，并且进一步构建可能的免疫相关 调控网络。结果 的差异基因（）的鉴定根据限制条件，在 数据库中有 ，包括对照和 样本。测序信息来自于人外周血单个核细胞。芯片属于 ，其中包括 个对照样本和 个 样本。根据 和 （）的标准，在 数据集中，获得了 个 ，其中 个表达上调，个表达下调。网络的构建与枢纽基因的鉴定用 构建 的 网络，用 进行可视化。利用 的 确定 网 络 的 关 键 节 点，获 得 、等 个关键基因。根据 产生的节点度评分，确定潜在的前 个 枢 纽 基 因。结 果 显 示，（评 分 ）和 分子（评分 ）是最显著的基因。其余为 （评分 ）、（评分 ）、（评分 ）、（评分 ）、（评 分 ）、（评 分 年第 卷第 期 ）、（评分 ）、（评分 ）、（评 分 ）、（评 分 ）、（评 分 ）、（评 分 ）、（评分 ）。见图 。图 前 个关键基因 功能富集分析和 富集途径采用 平台对 个关键基因进行 功能富集分析，获取 个显著差异的 项目，包括 个细胞组分（，）、个生物过程（，）（取前 个）、个分子功能（，）。介导的 主要集中在 聚合酶启动子转录的正向调控、信号转导、基因表达的正向调控等方面。的发生结果主要集中在胞液、细胞质等部位。的结果表明，蛋白结合、相同的蛋白质结合是主要富集项目。富集途径的结果显示，主要参与癌症通路、在癌症中的表达和 检查点通路、乙型肝炎、细胞分化。见图 图 。图 功能富集分析（）图 功能富集分析（）图 功能富集分析（）图 富集分析 整合的 调控网络根据 网络分析数据库预测前 个关键基因的靶标 ，构建预测的 调控网络。差异表达 的筛选及靶标 的预测采用 对 组和对照组的血清样本进行差异 的分析，具有 和 （）的 被认为是差异表达的 。结合文献挑选出显著差异 ，（）并且已经经过 验证过的差异 。使用 预测目标 。见图 。年第 卷第 期 图 整合的 调控网络 调控网络预测使用在线可视化软件 生成维恩图。分别对根据基因预测的 和根据 预测的 取交集，预测可能的 调控网络。免疫相关 调控网络的筛选在 数据库中获得了免疫相关基因（），并将 与我们预测可能的 调控网络中的基因取交集。结果表明，重叠基因 、被鉴定为免疫相关枢纽基因，之后我们在预测的 调控网络中筛选出了免疫相关 调控网络。免疫相关 调控网络中的 验证使用 数据集对 调控网络中的 进行验证 ，（），提示 、在缺血性卒中患者体内表达上调，在缺血性卒中患者体内表达下调。免疫相关 调控网络的构建研究发现 在缺血性卒中患者体内表达下调，、在缺血性卒中患者体内表达上调，、在缺血性卒中患者体内表达下调。相反，在缺血性卒中患者体内表达上调，在缺血性卒中患者体内表达下调，在缺血性卒中患者体内表达上调。发现 可能作为 、的分子海绵调控缺血性卒中的发生发展。可能作为 的分子海绵调控缺血性卒中的进展。并且构建了免疫 调控网络。然而，这些因子还需要在未来的研究中得到进一步的验证。见表 。年第 卷第 期 表 预测的循环免疫 网络关键因子 （下调）（上调）（下调）（下调）（上调）（下调）（下调）（上调）（下调）（下调）（上调）（下调）（下调）（上调）（下调）（下调）（上调）（下调）（上调）（下调）（上调）讨论卒中仍然是世界范围内的主要死亡原因之一 ，目前急性缺血性卒中（，）患者的数量仍然普遍，因此发现一种新的机制来解决 至关重要。近年来，针对 发生发展的分子机制研究已经取得显著性的成就，许多研究者报道了 调控 。例如，等人 发现循环的 （、和 ）与 相关，可能作为 早期诊断标志物。等人 荟萃分析提示血清 和中性粒细胞 是深入随访研究 最有希望的生物标志物，相比 ，具有高稳定性 ，并且 具有作为 海绵的潜力 ，机制上，越来越多的研究结果表明 通过作为 的分子海绵参与 的发生发展。有研究表明，过表达通过靶向 来增强 表达，以促进缺血性脑卒中的神经元损伤 。通过海绵 抑制 的发展，从而增加 表达并使 途径失活 。这些结果可能有助于寻找 的潜在治疗靶点。目前，缺血性脑卒中中越来越多的 调控网络被发现。等人 成功构建了 介导的免疫相关内源竞争 （，）网络。等人 构建了免疫相关 网络，从分子机制上为调 控 提 供 了 新 的 看 法。研 究 表 明，的消耗通过 通路保护人脑微血管内皮细胞（，）免受氧 葡萄糖剥夺（，）诱导的损伤，为缺血性卒中提供了可能的治疗靶点 。敲低通过 抑制 ，减轻氧葡萄糖剥夺引起的人脑微血管内皮细胞损伤 。通过 信号轴减轻缺血性卒中损伤 。敲低通过调节 通路削弱了 中 诱发的损伤，可能为 治疗提供了靶点 。此外，药物也可以通过 轴发挥神经保护作用，抑制脑缺血 再灌注损伤后的细胞凋亡和炎症 。目前关于非编码 以及 网络与免疫反应的研究也越来越多。研究表明，以及 网络被发现可以在免疫浸润、免疫逃逸、免疫治疗等多方面调节免疫反应。例如，等人 将 鉴定为肝细胞癌中缺氧相关的 ，被发现在缺氧状态下通过促进 募集到 启动子上，从而调节肝细胞癌 ，促进肝细胞癌中的细胞免疫逃逸。的沉默驱动 介导的非小细胞肺癌免疫逃逸 。在免疫浸润方面，等人 发现 介导的 网络可以调节脑梗死中的免疫细胞浸润。在免疫治疗方面，有研究表明，诱 导 的 通 过 新 型 级联反应，最终抑制免疫逃逸，增强免疫治疗敏感性，因此，可作为指导膀胱癌患者免疫治疗的生物标志物 。有趣的是，也可以参与调节免疫反应。通过影响免疫浸润，被 家族调节的 ，和 被确定为帕金森病的诊断生物标志物 。被发现和炎症、免疫密切相关，的免疫和炎症作用表现为调节巨噬细胞极化、细胞杀伤、细胞和 细胞分化 。综上所述，非编码 以及 网络在免疫中发挥了重要的调节作用，免疫反应又作为缺血性卒中病理 年第 卷第 期 生理过程中重要的环节，所以进一步研究与免疫相关的非编码 以及 网络，为解决缺血性卒中提供了新的思路，既与缺血性脑卒中相关又与免疫相关的非编码 ，可能成为缺血性脑卒中治疗的新兴生物标志物。本研究采用生物信息学方法，预测可能的免疫相关 调控网络。研究发现 可能作为 、的分子海绵调控缺血性卒中的发生发展。可能作为 的分子海绵调控缺血性卒中的进展。尽管如此，所预测的免疫相关 调控网络还需要在未来的研究中得到进一步的验证。基因调控网络在 的病理生理过程中扮演着重要的角色。这一发现将有助于更好地了解脑卒中的发病机制，并为 提供不同的治疗角度。本研究也存在一些局限性，一方面，目前的研究涉及基因数量仍然有限；另一方面，在构建的 网络中，还需进一步的实验验证。综上所述，本研究在 中发现了潜在的 免疫相关调控网络，且在文献中尚未见报道。免疫相关 调控网络的可能性及其生物学意义仍有待进一步研究，为今后从机制上寻找 、与 的关系提供更多可能。参考文献 ，（）：，（）：，：，（）：，：，（）：，：鞠馨瑶，李潇，俞倩，等 环状 与缺血性脑卒中相关研究现状 中国临床药理学杂志，（）：，（）：，：，：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，：，：，年第 卷第 期 ，：，：，（），（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，：（收稿日期：櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂）（上接第 页），：，：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，：，：，：，：，：，：，：，（）：，：赖庆来，梁爱武，何妙仪，等化湿败毒方治疗新型冠状病毒肺炎的药理学机制探讨和网络药理学研究 天然产物研究与开发，（）：（收稿日期：）年第 卷第 期