TIPS技术和生信分析对肝硬化心肌病的作用、机制和药物挖掘的研究

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qimao1986
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背景:肝硬化心肌病(Cirrhotic cardiomyopathy,CCM)是肝硬化众多并发症之一,最早被认为是酒精所致的心脏损伤,后来证实普遍存在于各种原因的肝硬化患者中,发病率高达50%。目前已有很多研究报道CCM与肝肾综合征和肝移植术后的心功能衰竭甚至死亡等直接相关,但是CCM起病十分隐匿,尤其是早期可无任何症状,当进展至终末期出现胸闷、呼吸困难等心衰症状时,又易被误诊为胸腹水所致,导致绝大部分患者得不到及时诊治,因此CCM有待于我们临床上高度重视。第一部分基于大数据平台中心回顾性研究CCM的临床资料特征、分析CCM的独立危险因素目的:目前关于CCM临床流行病学相关研究较少,我们拟利用我院大数据平台中心,通过单中心大样本数据研究CCM的相关流行病学资料及危险因素。方法:借助我院大数据平台中心回顾性地收集2008年01月至2022年12月在我院住院诊断为肝硬化并行超声心动图检查且相关的临床资料完整的患者病历,依据制定的纳入及排除标准筛选患者作为最终纳入的研究对象,然后根据CCM的诊断标准,将肝硬化患者分为两组,即CCM组及非CCM组,比较两组间的基线资料是否存在统计学差异。具体参数包括性别、年龄、肝硬化病因、既往是否合并2型糖尿病、高血压,入院时是否有肝性脑病,腹部彩超、CT等影像学检查评估原发性肝癌、腹水、门脉高压症、门静脉系统血栓等情况,电子胃镜评估是否有食管胃静脉曲张,血液相关检查包括血常规、肝肾功能电解质、凝血功能、AFP、BNP等,超声心动图检查指标包括LVEF、E峰与A峰比值(E/A)、左右心房大小,并计算所有患者的肝功能Child-Pugh评分。通过单因素及多因素二元Logistic回归分析得出CCM的独立危险因素。结果:1.肝硬化患者基线资料本研究共纳入965例患者,男性510人(52.8%),平均年龄为60.3±11.4岁,其中有563例CCM(58.3%)。肝硬化病因前三依次为病毒性肝炎、酒精性肝病及代谢性脂肪性肝病;35.1%合并原发性肝癌、6.9%合并门静脉系统血栓、0.3%合并有肝性脑病、33.2%合并有2型糖尿病及30.9%合并高血压;肝硬化患者无腹水、轻度腹水及中重度腹水比例依次为56.0%、28.5%及15.5%;WBC、HGB、PLT、ALT、AST、TBIL、DBIL、ALP、γ-GT、TP、ALB、Cr、PT、PTA、INR、Fbg、K、Na、Cl、BNP的中位值分别是4.48*10^9/L、3.64*10^12/L、113g/L、85*10^9/L、33.1U/L、47U/L、25.8umol/L、8.3umol/L、121.2U/L、68.5U/L、64.2g/L、33.0g/L、69.5umol/L、13.6秒、73.8%、1.18、2.0g/L、3.84mmol/L、139.0mmol/L、104.9mmol/L及86.8pg/m L;肝功能Child-Pugh评分提示A级、B级及C级占比分别为28.4%、53.4%及18.2%;无门脉高压者40.2%,亚临床门脉高压者10.3%、低危静脉曲张者13.1%以及高危静脉曲张者36.5%;有无食管胃静脉曲张的比例分别为49.5%及50.5%;LVEF的中位值是64%、左心房增大率20.7%及右心房增大率4.6%。2.单因素及多因素二元Logistic回归分析单因素分析提示门静脉系统血栓(P=0.01)、WBC(P<0.001)、RBC(P=0.002)、HGB(P=0.004)、PLT(P=0.001)、Fbg(P=0.007)、BNP(P<0.001)、入院时合并腹水(P=0.002)、门静脉高压症(P<0.001)、食管胃静脉曲张(P<0.001)以及左心房大小(P<0.001)两组间有统计学差异;两组间其他参数,如年龄、性别、肝硬化病因、合并原发性肝癌、肝性脑病、2型糖尿病、高血压、ALT、AST、TBIL、DBIL、ALP、γ-GT、TP、ALB、Cr、PT、PTA、INR、K、Na、Cl、肝功能Child-Pugh评分、右心房大小均无统计学差异(P>0.05)。将单因素分析有统计学差异的参数纳入到多因素二元Logistic回归分析,最终只有门静脉高压症是CCM的唯一独立危险因素,其他参数均无统计学差异。以无门静脉高压作为参照,亚临床门静脉高压患者、低危静脉曲张患者及高危静脉曲张患者发生CCM的风险分别是无门静脉高压患者的2.57倍(P<0.001)、4.80倍(P<0.001)及14.10倍(P<0.001)。单纯将肝硬化患者划分为有无食管胃静脉曲张可以得知,合并食管胃静脉曲张的患者发生CCM的风险是无食管胃静脉曲张患者的8.02倍(P<0.001)。结论:1.肝硬化患者中CCM的发生率高达58.3%,相较于非CCM患者,CCM患者有更高的门静脉系统血栓率、腹水程度、门静脉压力及食管胃静脉曲张的发生率,其BNP、左心房增大率均更高,而WBC、RBC、HGB、PLT、Fbg均更低。2.多因素分析提示门静脉高压症是CCM发生的唯一独立危险因素,且随着门静脉压力的升高CCM的发生率也显著升高。第二部分探讨TIPS在CCM中的治疗价值目的:目前临床上无可用于治疗CCM的药物,除肝移植外也无相关有效手术治疗,只知道门静脉高压症可能是其始动因素,故拟通过收集我科TIPS治疗的患者病例资料,探讨TIPS在CCM中是否有治疗价值。方法:回顾性地收集2017年01月至2021年12月在我科行TIPS治疗的肝硬化患者,依据制定的纳入及排除标准筛选患者作为最终纳入的研究对象,随访时间为术后6个月至1年,随访结果包括患者基线临床资料(具体参数同第一部分)及是否出现心功能衰竭、死亡等,然后进行TIPS术前术后配对检验分析探讨TIPS在CCM中的治疗价值。结果:在337例行TIPS的患者中最终共纳入110例患者进行TIPS术前术后配对分析比较。结果提示TIPS术前HGB的中位值是106.5g/L、术后是114.5g/L(P=0.01);TIPS术前ALT的中位值是31.1U/L、术后是33.8U/L(P=0.02);TIPS术前AST的中位值是45.7U/L、术后是56.0U/L(P=0.002);TIPS术前DBIL的中位值是9.6umol/L、术后是11.3umol/L(P=0.001);TIPS术前ALP的中位值是112.3U/L、术后是123.4U/L(P=0.01);TIPS术前γ-GT的中位值是54.7U/L、术后是73.5U/L(P=0.008);TIPS术前CCM的患病率为67.3%、术后CCM的患病率为50.90%,降低了16.4%的CCM发生率(P=0.02),均有统计学差异,其他参数均无统计学差异(P均>0.05),未出现心功能衰竭及死亡事件。结论:TIPS降低了16.4%的CCM的发生率,通过降低门静脉压力治疗CCM可以发挥一定的治疗价值,且无心功能衰竭及死亡事件发生,是治疗CCM安全有效的手段。第三部分基于生物信息学探讨CCM可能的分子作用机制及潜在的治疗性药物挖掘目的:目前CCM的分子机制不甚明确,我们拟通过生物信息学分析探讨CCM可能的分子作用机制,挖掘有潜在治疗价值的药物,为将来临床上治疗CCM提供些许理论依据及研究方向。方法:通过运用公开数据库美国国立生物技术信息中心NCBI旗下的GEO数据库,选取了其中两个数据集的基因表达谱,分别是GSE25097(肝硬化数据集)和GSE42955(心肌病数据集)。通过运用在线分析工具GEO2R鉴别出肝硬化组织与正常肝脏组织的差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)以及心肌病组织与正常心肌组织的DEGs,其中|log2 fold change(FC)|>1且P值<0.05的基因被定义为DEGs。然后将上述得到的肝硬化及心肌病的DEGs取交集得到的重叠基因被认定是CCM的DEGs。将上述CCM的DEGs进行基因本体论及KEGG功能富集分析,探讨CCM可能涉及的分子信号通路。通过STRING数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用,获得TSV文件并导入到Cytoscape软件,并通过Cytoscape软件的MCODE插件鉴定Hub基因。随后再通过TRRUST数据库预测Hub基因的上游转录因子,构建转录因子-编码基因-信号通路的分子作用机制,最后通过药物基因相互作用数据库DGIdb数据库挖掘可能用于治疗CCM的药物。结果:1.共获得2560个肝硬化的DEGs及46个心肌病的DEGs,取交集后得到12个CCM的DEGs,分别为GBP3、CCL2、TNFRSF12A、OSMR、PDLIM3、VCAM1、IDO1、IFI30、CHST9、CXCL10、NEB以及F13A1。2.KEGG分析显示富集到了TNF信号通路、细胞因子-细胞因子受体相互作用和IL-17信号通路。3.Hub基因有4个,分别为CCL2、IDO1、VCAM1以及CXCL10。4.有28个转录因子参与调控Hub基因,其中IRF3、JUN、NFKB1、RELA、STAT1和IRF1这6个转录因子可能在其中发挥重要作用。5.有14种FDA批准的药物具有潜在治疗CCM的价值,其中靶向CCL2的药物有卡鲁马单抗、剂宾达利及利培酮;靶向IDO1的药物有CHEMBL1933308、CHEMBL1224312、CHEMBL1668301、艾卡哚司他、CHEMBL14145、PF-06840003、林罗司他、苯肼、2-巯基苯并噻唑及色氨酸;靶向VCAM1的药物有6-巯基嘌呤、曲格列酮、环孢霉素及地塞米松;靶向CXCL10的药物有NI-0801、埃迪鲁单抗、阿托品、司他夫定、甲基强的松龙、瑞拉司亭、利托那韦、齐多夫定、睾酮、奥沙利铂及阿托伐他汀。结论:1.CCM有12个潜在的靶点基因,分别为GBP3、CCL2、TNFRSF12A、OSMR、PDLIM3、VCAM1、IDO1、IFI30、CHST9、CXCL10、NEB及F13A1。其相关的分子作用机制可能为TNF信号通路、细胞因子-细胞因子受体相互作用和IL-17信号通路,均为炎症反应通路,预示可能与门脉高压有密切相关性。2.CCM的Hub基因包括CCL2、IDO1、VCAM1以及CXCL10,其上游可能受到IRF3、JUN、NFKB1、RELA、STAT1和IRF1等转录因子调控。3.阿托伐他汀可能通过参与调节炎症反应以STAT1/CXCL10通路依赖性方式改善CCM,是CCM潜在的治疗药物。
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