急性呼吸急性唿吸窘迫症候群综合征和衰老: TYMS 作为一种有前途的生物标志物和治疗靶点出现- 大数跨境

急性呼吸急性唿吸窘迫症候群综合征和衰老: TYMS 作为一种有前途的生物标志物和治疗靶点出现

中科生信

2024-06-03

导读：背景：急性呼吸急性唿吸窘迫症候群综合征(ARDS)是重症监护室(ICU)的常见病，死亡率很高，但诊断率仍然很低

背景：

急性呼吸急性唿吸窘迫症候群综合征(ARDS)是重症监护室(ICU)的常见病，死亡率很高，但诊断率仍然很低。最近的研究越来越强调老化在 ARDS 发生和发展中的作用。本研究致力于探讨老年 ARDS 患者细胞和基因变化的致病机制，为 ARDS 的精确治疗提供理论支持。

方法：

从基因表达综合数据库(GEO)获取对照组和 ARDS 组的基因表达谱，从人类衰老基因组资源(HAGR)数据库获取衰老相关基因(ARGs)。对差异表达基因(DEGs)进行功能富集分析，以了解其在 ARDS 和衰老中的作用。加权基因共表达网络分析(WGCNA)和机器学习精确定位了关键模块和标记基因，ROC 曲线说明了它们的重要性。采用 qRT-PCR 方法检测老年 ARDS 小鼠肺组织中四种 ARDS-ARDEGs 的表达。基因组富集分析(GSEA)研究了与 TYMS 表达相关的信号通路和免疫细胞浸润。单核 RNA 测序(snRNA-Seq)探讨了细胞间的基因水平差异，以研究 ARDS 发病和进展过程中的细胞间通讯。

结果：

ARDEGs 参与细胞对 DNA 损伤刺激的反应、炎症反应和细胞衰老通路。MEmagenta 模块与老年 ARDS 患者有显著相关性。使用 LASSO，RRF 和 XGBoost 算法来筛选标记基因，包括 CKAP2，P2RY14，RBP2和 TYMS。进一步的验证强调了 TYMS 在 ARDS 发病和进展中的潜在作用。免疫细胞浸润与 TYMS 表达的比例及相关性有差异。SnRNA-Seq 和细胞间通讯分析表明，TYMS 在内皮细胞中高度表达，SEMA3信号通路主要介导内皮细胞与其他细胞的通讯。

结论：

衰老相关的内皮细胞损伤可能通过引发炎症而促进 ARDS 的进展。TYMS 是一种有前途的 ARDS 诊断标志物和潜在的治疗靶点。

概述了本次调查的方法的流程图。

本研究中使用的数据集及其特征的摘要

对照组和ARDS之间的ARDEGs的鉴定。(A)使用火山图显示对照组和ARDS组之间的基因表达差异。(B) 维恩图说明了ARDS组和对照组中ARGs和DEGs之间的重叠。(C) 热图显示了基于最小p值的50个最显著的ardeg在对照组和ARDS组中的表达模式。(D)相互作用网络图显示了134个ARDEGs之间的蛋白质相互作用。

ARDEGs的功能富集分析。(A)描述的是BP、(B) CC和(C) MF的GO富集分析结果。气泡图显示了前20个显著丰富的函数，气泡的大小代表DEGs的数量（较大的圆圈表示更多的DEGs），颜色代表调整后的p值（较红的颜色表示较小的p值）。(D) KEGG富集分析结果在桑基点途径富集图中可视化，显示了前10个显著富集的途径。

GSE163426中ARDS-ARDEGs的WGCNA分析和鉴定。(A)显示了WGCNA的软阈值功率。(B)显示WGCNA的平均连通性。(C)显示了基因聚类树的方差的前75%，每个基因由一个分支表示，一个共表达模块由下面的颜色表示。(D)模块之间的特征基因的关联显示在热图上。(E)显示了模块与性状之间相关性的热图；每种颜色对应一个共表达模块，数字表示p值和模块-性状相关系数。(F)ARDS GS和洋红色模块的MM之间的关系显示为散点图。(G)一个散点图显示了洋红色模块的MM和老化的GS之间的关系。(H)ARDEGs与洋红色模块中的重要基因的交集显示在维恩图中。

ARDS-ARDEGs的相关性和富集分析。(A)ARDS-ARDEG相关分析显示，统计学意义为*P<0.05、**P<0.01、***P<0.001为统计学意义。(B)一个圆形图显示了ARDS-ARDEGs的KEGG富集分析的前10个条目。(C) A和弦图显示了氧化石墨烯富集的前10个BP条目。(D)这是一个气泡图，显示了氧化石墨烯富集的BP条目。(E)网络图表示与ARDS-ARDEG分析相关的BP条目。

使用机器学习选择中心ARDS-ARDEGs。(A)套索系数的计算。垂直的虚线表示理想的lambda值。(B)套索模型参数调整的十倍交叉验证。每条曲线都代表一个基因。(C)错误率与随机森林中的树木数量之间的相关性。(D)对ARDS-ARDEGs的相对相关性排名。(E)在ARDS训练集中的XGBoost建模。(F)维恩图，说明了使用套索、随机森林和XGBoost算法选择作为衰老标记的基因的交集。

GSE163426数据集中的hub ARDS-ARDEGs的性能。（A-D）ROC曲线显示了所选基因的诊断效果。计算AUC是为了评估该基因的诊断准确性。（E-H）小提琴图显示了ARDS患者组和对照组之间特定基因表达水平的差异。x轴为对照组和ARDS患者组，y轴为基因表达值。小提琴图的宽度表示基因表达值的密度，更宽的图表示更高的表达密度。（I-L）ARDS患者的年龄与所选基因的表达水平之间的关系。x轴为ARDS患者的年龄，y轴为基因表达水平。散点图上的每个点都代表一个ARDS患者。

GSE84439数据集的hub ARDS-ARDEGs的性能。（A-D）小提琴图比较了ARDS患者和脓毒性休克患者中特定基因的表达水平。（E-H）ROC曲线显示了已鉴定的关于ARDS的基因的诊断性能。

通过总RNA测序验证hub ARDS-ARDEGs。(A)脂多糖诱导的ARDS年轻和老年小鼠肺组织的组织病理学图像。比例尺，50毫米。(B)基于肺泡壁充血和炎症细胞浸润、支气管血管支气管周围出血和炎症细胞浸润、支气管腔渗出和内皮细胞肿胀的肺损伤评分分析，每个载玻片区域的严重程度评分从1（平均）到4（严重损伤）。(C)LPS暴露72小时后，年轻成年和老年小鼠的肺湿干比。（D-G）CKAP2、P2RY14、RBP2、TYMS在年轻和老年ARDS小鼠模型中的表达水平，每组均为n=6。数据以平均±标准差表示，星号（*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001，****p<0.0001）表示有统计学意义；“ns”表示无统计学意义。

ARDS患者中不同TYMS表达组的GSEA。(A) A火山图显示了TYMS高表达和低表达的ARDS患者组之间的差异基因分析结果。(B)一个聚类热图，按p值排序，显示与TYMS差异表达的基因相关的前30个基因。（C-H）TYMS高表达组ARDS患者，浓缩分析揭示了信号通路的上调参与调节免疫系统过程，防御反应，负调控-T细胞激活，血管形态发生，调节细胞群增殖，和炎症反应的负调控TYMS高表达组ARDS患者。

ARDS患者的ssGSEA免疫浸润分析。(A)箱线图显示了对照组和ARDS患者之间免疫细胞浸润的差异(对照组vs。ARDS患者)。(B)描述枢纽ARDS-ARDEGs表达与不同免疫细胞浸润之间相关性的热图。(C)箱线图显示ARDS患者低表达组根据TYMS表达组免疫细胞浸润的差异。（高对低）。（D-I）ARDS患者中活化的B细胞、记忆B细胞、2型T辅助细胞、CD56暗淡自然杀伤细胞、中央记忆CD4 T细胞和未成熟树突状细胞的比例与TYMS的表达水平相关。显著性水平为：**P<0.05，**P < 0.01，***P < 0.001，****P < 0.0001。

单核RNA-Seq数据的分析。(A)这是一个均匀的流形近似和投影图，显示了使用无监督分析发现的19种细胞类型。这些数据来源于COVID-19死亡病例和7名健康捐赠者的死后肺组织样本。(B).19个细胞类型的比例。(C)点图说明了几种细胞类型在枢纽ARDS-ARDEGs中的表达水平。(D)小提琴图显示COVID-19患者和健康供体在内皮细胞中TYMS表达的差异。

细胞间通信的网络表示。(A)基于频率的网络图，显示了不同细胞类型之间不同程度的相互作用。(B)基于强度的网络图，显示了不同细胞群之间相互作用的强度。(C)来自内皮细胞的通信通路及其相关强度如网络图所示。(D)内皮细胞接收信号的通信通路及其各自的强度在网络图中可视化。(E)内皮细胞详细发出的配体-受体信号模式的散点图。(F)描述内皮细胞接收到的配体-受体信号的散点图。(G)说明复杂的SEMA3信号通路的弦图。

【声明】内容源于网络

中科生信

中科生信是一家专业从事生物技术服务的公司，提供生物医学领域的定制化数据分析服务。公司业务有：二代测序平台、数据库搭建技术、测序个性化分析平台、以及生信分析定制化服务！致力于为客户提供“一站式”科研服务。

内容 580

粉丝 0

中科生信中科生信是一家专业从事生物技术服务的公司，提供生物医学领域的定制化数据分析服务。公司业务有：二代测序平台、数据库搭建技术、测序个性化分析平台、以及生信分析定制化服务！致力于为客户提供“一站式”科研服务。

总阅读1.4k

粉丝0

内容580