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背景:骨关节炎(OA)是骨科常见退行性疾病,2010年膝关节骨关节炎的全球发病率约为3.8%。骨关节炎的主要症状主要为疼痛和僵硬,尤其是运动后疼痛,其对患者的日常生活和运动能力都带来较大影响。其严重影响了患者的生活质量,并带来较大的经济负担。骨关节炎是多基因遗传病,其受遗传因素和环境因素共同影响,近年来研究发现关节滑膜异常相关基因在骨关节炎发生发展中发挥重要作用,但是骨关节炎相关核心基因和关键通路尚不清楚。目的:本研究的主要目的是筛查骨关节炎发病相关的核心基因和相关通路,以揭示其分子发病机制方法:1.原始数据获取:基因芯片GSE89408下载自GEO数据库,其基于IlluminaGPL11154平台,其中包含22例骨关节炎滑膜样本和28例正常对照患者滑膜样本。2.差异基因筛查:原始数据经R语言LIMMA包进行预处理和差异分析,阈值设定为P<0.05,差异倍数|log FC|>2,得出上调基下调基因。3.功能富集及通路分析:DAVID在线数据库对骨性关节炎差异基因进行功能富集分析和通路富集分析,其中通路富集分析包括生物进程、分子功能和细胞组成三方面。阈值设定为P<0.05,基因数目>2。4.蛋白网络分析:STRING在线数据库用于构建骨关节炎差异基因蛋白互作网络,置信度设定为>0.4.Cytoscape软件用于构建蛋白可视化网络图,软件内置cytohubba插件用于筛查骨关节炎核心基因。5.样本搜集及验证:本研究纳入10例骨关节炎膝关节滑膜样本和10例正常对照组膝关节滑膜样本,本研究经吉大二院伦理委员会批准(伦理编号2018-082)。RT-PCR用于验证骨关节炎核心基因,SPSS 22.0用于数据分析。结果:1.差异基因筛查:原始数据经预处理及差异分析,共筛选到229个差异基因,其中包含145个上调基因和84个下调基因。2.通路富集分析:骨关节炎差异基因经过DAVID数据库分析,上调基因主要富集于细胞因子相互作用通路,类风湿关节炎通路及肿瘤坏死因子(TNF)信号通路。下调基因主要富集于过氧化物酶体增殖剂激活受体(PPAR)信号通路和腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)信号通路。3.核心基因筛查:通过STRING数据库构建蛋白互作网路,Cytoscape软件内置cytohubba插件筛查出骨关节炎相关性排名前十的核心基因:CXCR1、CXCL1、LIPE、FPR1、FABP4、SLC2A4、FASN、IL6、IL8和ADIPOQ基因。4.核心基因验证:通过RT-PCR对骨关节炎相关性前10的核心基因进行验证发现,在骨关节炎膝关节滑膜组织中,ADIPOQ、IL6和CXCR1基因具有明显差异性(P<0.05)。结论:本研究通过生物信息学方法和RT-PCR验证,筛选了骨关节炎的核心基因,ADIPOQ、IL6和CXCR1基因可能在骨关节炎的发生发展中发挥重要作用。这些基因有可能用于骨关节炎的早期诊断和治疗。