利用生物信息学鉴定钙化性主动脉瓣疾病的关键基因

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背景:钙化型主动脉瓣病(CAVD)在我国老年人中非常普遍,目前尚无有效的药物治疗方法。人们已经进行了大量的研究,但CAVD的潜在分子机制仍不清楚。因此,识别参与CAVD进展的显著差异表达基因,并将其作为CAVD的新生物标志物或潜在治疗靶点具有重要价值。目的:本研究旨在通过生物信息学分析确定CAVD的关键基因和通路。方法:从GEO数据库中下载GSE51472(包括5个正常主动脉瓣和5个钙化主动脉瓣)的基因表达谱。利用R软件中的LIMMA软件包筛选CAVD的差异表达基因。基于差异基因的GO和KEGG通路数据库信息进行功能和通路富集分析。然后利用STRING数据库、CYTOSCAPE软件及MCODE插件构建蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络并筛选出关键基因。结果:共鉴定出772个显著性差异表达基因(上调基因486个,下调基因286个),主要富集的生物学过程包括炎症反应、免疫应答、趋化因子信号转导、细胞外基质代谢等。通过MCODE插件鉴定出差异表达基因PPI网络中4个上调基因的簇集模块和1个下调基因的簇集模块,其中基因主要富集的通路包括细胞因子-受体相互作用、趋化因子信号通路、金黄色葡萄球菌感染、造血细胞谱系、结核病、类风湿关节炎、破骨细胞分化、NF-k B信号通路、Toll样受体信号通路。结论:本研究发现149个关键上调基因和9个关键下调基因在钙化性主动脉瓣疾病中显著性表达,部分基因(如IL6、SPP1、CCR2、MMP9、VCAM1等)已被证实在钙化性主动脉瓣疾病中的调节作用。本研究阐述了钙化主动脉瓣中显著差异表达关键基因参与的生物学过程、分子功能以及涉及的信号通路。有助于临床了解CAVD发病的分子机制。本研究结果为钙化性主动脉瓣疾病基础研究提供可行性的理论依据,探讨未来可能的研究方向,如细胞凋亡相关基因GZMA、GZMB等;炎症浸润相关基因IL6、CXCL8等;免疫应答相关基因CD86、CD28等;细胞外基质相关基因MMP9、VCAM1可能成为钙化性主动脉瓣疾病诊断、治疗或延缓的可靠生物靶点。
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