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脓毒症诱导的肺损伤中泛凋亡相关基因的生物信息学鉴定及实验验证分析

 

Authors Yang Z, Kao X, Huang N, Yuan K, Chen J, He M

Received 30 November 2023

Accepted for publication 20 February 2024

Published 28 March 2024 Volume 2024:17 Pages 1941—1956

DOI https://doi.org/10.2147/JIR.S452608

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Editor who approved publication: Professor Ning Quan

目的:脓毒症诱导的肺损伤(SLI)是脓毒症的一种严重并发症。泛凋亡是一种新的炎症性程序性细胞死亡形式,尚未在SLI中得到充分研究。我们的研究目的是通过生物信息学和体内实验来筛选和验证SLI中泛凋亡的特征基因。

方法:从NCBI基因表达综合数据库(GEO)中下载SLI相关数据集。鉴定了SLI的差异表达基因(DEGs),并与泛凋亡基因集取交集,获得与泛凋亡相关的DEGsSPAN_DEGs)。然后,基于SPAN_DEGs进行蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络和功能富集分析。结合SVM-REFLASSO和随机森林三种算法来识别特征基因。采用列线图和ROC曲线来预测诊断价值。采用免疫浸润分析、相关性分析和差异表达分析,探讨特征基因的免疫学特征、相关性和表达水平。最后,通过进行H&E染色和qRT-PCR检测,以进行进一步的体内实验验证。

结果:将675DEGs277个泛凋亡基因取交集,鉴定出24SPAN_DEGs。通过3种机器学习算法鉴定出4个特征基因(CD14GSDMDIL-1β和FAS),这些基因在SLI组中高表达,在诊断模型中具有较高的诊断价值。此外,免疫浸润分析显示,SLI组的大部分免疫细胞和免疫相关功能均高于对照组,且与特征基因密切相关。最后证实盲肠结扎穿刺(CLP)组小鼠肺组织有明显的病理损伤,CD14IL-1β、FAS mRNA表达水平显著高于假手术组。

结论: CD14FASIL-1β可能是泛凋亡中驱动SLI进展并参与调节免疫过程的特征基因。

关键词:脓毒症、肺损伤、细胞凋亡、机器学习、免疫浸润分析