非腫瘤乾溼結合：骨關節炎免疫浸潤及關鍵標誌物鑑定（IF:2.353)

作者：由科研芝士發表于遊戲時間：2020-05-12

大家好，這次給大家分享的文獻是Identification of key biomarkers and immune infiltration in the synovial tissue of osteoarthritis by bioinformatics analysis，2020年1月發表在PeerJ雜誌上，影響因子2。353。文章乾溼相結合，重點研究骨關節炎滑膜組織中的生物標誌物和免疫浸潤。

標題：

Identification of key biomarkers and immune infiltration in the synovial tissue of osteoarthritis by bioinformatics analysis

骨關節炎滑膜組織關鍵生物標誌物的鑑定及免疫浸潤的生物資訊學分析。

研究流程圖

摘要

背景

：骨關節炎（Osteoarthritis，OA）是最常見的慢性退行性關節病，主要表現為軟骨退行性變、軟骨下骨增生、骨贅形成和關節間隙狹窄。最近的研究表明，滑膜炎可能也是OA的一個重要病理改變。然而，OA滑膜炎的分子機制尚不清楚。

目標:

本研究旨在透過生物資訊學分析，鑑定骨關節炎滑膜組織中的關鍵生物標誌物和免疫浸潤。

材料和方法

：GSE12021、GSE55235和GSE55457的基因表達譜從GEO資料庫下載。利用LIMMA包被鑑定差異表達基因（DEGs），並進行功能富集分析。構建了蛋白質-蛋白質相互作用網路（PPI），並利用

STRING和Cytoscape

進行了模組分析。採用

CIBERSORT演算法

分析OA與正常人滑膜組織的免疫浸潤情況。

結果:

共檢測到106個差異表達基因，其中下調基因68個，上調基因38個。對PPI網路進行了評估，確定了包含14個hub基因的最重要模組。GO分析表明，hub基因在免疫細胞趨化性和細胞因子活性方面有顯著的富集作用。KEGG訊號通路分析表明，hub基因在類風溼關節炎訊號通路、IL-17訊號通路和細胞因子-細胞因子-受體相互作用訊號通路中顯著富集。骨關節炎組與正常對照組的免疫浸潤情況差異顯著。與正常組織相比，OA滑膜組織中記憶B細胞、幼稚CD4+T細胞、調節性T細胞、靜息樹突狀細胞和靜息肥大細胞所佔比例較高，而幼稚CD4+T細胞、活化NK細胞、活化肥大細胞和嗜酸性粒細胞所佔比例相對較低（P>0。05）。最後，透過RT-PCR檢測11個hub基因的表達水平。結論。骨關節炎與正常人滑膜組織中hub基因和免疫浸潤的差異可能為了解OA的發展提供新的線索。

結果

DEGs的鑑定

對GSE12021、GSE55235和GSE55457的微陣列結果進行批次校正和標準化後，鑑定出DEGs。共檢測到106個差異表達基因，其中下調基因68個，上調基因38個。所有下調基因和上調基因的火山圖驗證了結果（圖1B）。圖1A顯示了DEG表示式熱圖。

DEGs的GO和KEGG富集分析

GO富集分析表明，DEGs主要參與抗原結合、肽聚糖結合、糖胺聚糖結合、細胞因子受體結合、銨離子結合、細胞因子活性、磷脂醯膽鹼結合、季銨基團結合等，翻譯起始因子活性和核受體活性（圖2A，表1）。KEGG通路分析顯示DEGs主要富集於IL-17訊號通路、類風溼關節炎、病毒蛋白與細胞因子及細胞因子受體的相互作用、腫瘤壞死因子訊號通路、沙門氏菌感染、Kaposi肉瘤相關皰疹病毒感染、軍團菌病、NF-kappa B訊號通路等，糖尿病併發症和細胞因子-細胞因子-受體相互作用中的年齡-範圍訊號途徑（圖2B，表2）。

PPI網路建設與模組分析

利用STRING分析了DEGs的PPI網路（圖3A）。最重要的模組，包括14個hub基因，是透過使用Cytoscape的MCODE外掛獲得的

hub基因的GO和KEGG富集分析

GO富集分析表明，hub基因主要參與抗原結合、肽聚糖結合、糖胺聚糖結合、細胞因子受體結合、銨離子結合、細胞因子活性、磷脂醯膽鹼結合、季銨鹽基團結合，翻譯起始因子活性和核受體活性（圖4A，表3）。KEGG訊號通路分析顯示，hub基因在類風溼關節炎、IL-17訊號通路、Kaposi肉瘤相關皰疹病毒感染、細胞因子-細胞因子-受體相互作用、病毒蛋白與細胞因子和細胞因子受體相互作用、NF-kappa B訊號通路、腫瘤壞死因子訊號通路中顯著富集，幽門螺桿菌感染中的沙門氏菌感染、軍團菌病和上皮細胞訊號傳導（圖4B，表4）。

免疫浸潤分析

由於技術上的限制，OA的免疫浸潤景觀尚未完全揭示，特別是在細胞丰度較低的亞群中。利用CIBERSORT演算法，首先研究了22個免疫細胞亞群中OA與正常滑膜組織的免疫浸潤差異。圖5A總結了29名正常對照組和30名OA患者的結果。透過主成分分析，OA患者和正常對照組組織中免疫細胞的比例顯示出明顯的群體偏聚和個體差異（圖5B）。與正常組織相比，OA組織中記憶B細胞、幼稚CD4+T細胞、幼稚CD4+T細胞、調節性T細胞、靜息樹突狀細胞和靜息肥大細胞的比例普遍較高，而幼稚CD4+T細胞、活化NK細胞、活化肥大細胞和嗜酸性粒細胞的比例相對較低（圖5C，P<0。05）。