原发性干燥综合征中焦亡相关基因特征的鉴定与验证及其作为新型生物标志物的研究

本研究通过生物信息学分析与实验验证相结合，系统鉴定了原发性干燥综合征（pSS）中焦亡相关基因（PRGs）的特征表达谱。研究整合多组GEO数据集，筛选出22个焦亡相关差异表达基因（PRDEGs），并通过LASSO和SVM机器学习算法进一步确定了8个关键基因（CRTAC1、PECAM1、IRF2、GZMA、IFI16、AIM2、TNF和MPEG1）。实验验证表明PECAM1、IFI16、AIM2和MPEG1在pSS患者和NOD小鼠模型中显著上调。研究揭示了这些基因通过调控NOD样受体信号通路、NF-κB信号通路等炎症通路参与pSS发病机制，为pSS的分子诊断和靶向治疗提供了新的见解。

　　

3. Results

3.1. Datasets Merging and Correction

研究首先从GEO数据库获取了三个pSS相关数据集（GSE40611、GSE127952和GSE154926），通过"sva"R包进行批次效应校正。主成分分析（PCA）显示批次效应被有效消除，实现了数据集的成功整合，为后续分析提供了可靠基础。

3.2. Identification of DEGs Associated With Pyroptosis in pSS

通过差异表达分析，在合并数据集中鉴定出489个差异表达基因（DEGs），其中371个上调，118个下调。通过与从MSigDB、GeneCards和文献中获取的387个焦亡相关基因（PRGs）取交集，最终鉴定出22个焦亡相关差异表达基因（PRDEGs），包括CCL5、ETS1、IFIH1等重要基因。

3.3. GO and KEGG Enrichment Analysis of PRDEGs

GO富集分析显示PRDEGs主要富集在免疫反应调节信号通路、焦亡和JAK-STAT受体信号通路正调控等生物学过程。KEGG通路分析表明这些基因显著富集于NOD样受体（NLR）信号通路、NF-κB信号通路和TNF信号通路等炎症和免疫相关通路，揭示了PRDEGs在pSS炎症微环境中的重要作用。

3.4. Identification of Key Genes by LASSO and SVM Analyses

采用LASSO回归和SVM两种机器学习算法筛选关键基因。LASSO回归识别出8个具有非零系数的基因，SVM分析确定18个基因时模型达到最佳准确性。两种方法的交集最终确定了8个关键基因：CRTAC1、PECAM1、IRF2、GZMA、IFI16、AIM2、TNF和MPEG1。

3.5. Establishment of the Logistic Model and Diagnostic Value of Key Genes

基于8个关键基因构建了诊断列线图模型，校准曲线显示预测概率与观察结果高度一致。决策曲线分析（DCA）表明该模型在广泛风险阈值范围内提供显著的临床净收益。ROC曲线分析显示，在训练集和验证集中，IFI16、MPEG1和PECAM1等基因的AUC值均大于0.80，表现出优异的诊断性能。

3.6. Interaction Network of mRNA–miRNA and mRNA–TF

通过ENCORI数据库预测了mRNA-miRNA调控网络，包含4个mRNA（IFI16、IRF2、MPEG1和TNF）和59个miRNA。利用CHIPBase和hTFtarget数据库构建mRNA-TF调控网络，包含5个mRNA和82个转录因子。STAT1和IRF1等关键转录因子的发现，为理解pSS中焦亡相关基因的转录调控机制提供了新视角。

3.7. Immune Infiltration Analysis (CIBERSORT and ssGSEA)

通过CIBERSORT和ssGSEA算法分析免疫细胞浸润情况，发现高风险组中M2巨噬细胞和初始CD4⁺ T细胞显著富集。相关性分析显示IFI16、PECAM1和AIM2等关键基因与活化免疫细胞亚群呈正相关，表明这些基因可能通过调节免疫微环境参与pSS发病。

3.8. Experimental Validation of PRGs in NOD/ShiLtj Mice and pSS Patients

在NOD/ShiLtj小鼠模型中的实验验证显示，pSS模型小鼠唾液流速显著降低，血清抗SSA/Ro抗体水平升高，颌下腺出现淋巴细胞浸润和腺泡破坏。RT-qPCR、Western blot和免疫荧光分析均证实PECAM1、IFI16、AIM2和MPEG1在pSS模型小鼠和患者样本中显著上调。人唇腺活检组织的免疫荧光染色进一步验证了这些基因在pSS患者中的高表达。

4. Discussion

研究证实了焦亡在pSS发病机制中的重要作用，鉴定出PECAM1、IFI16、AIM2和MPEG1四个关键焦亡相关基因。PECAM1（CD31）参与白细胞迁移和炎症反应；IFI16和AIM2作为细胞内DNA传感器，通过识别病原DNA激活炎症小体组装，诱导焦亡；MPEG1（穿孔素-2）作为孔形成蛋白，在先天免疫中发挥关键作用。这些基因通过调控NLR信号通路、NF-κB信号通路等炎症通路，参与pSS的免疫调节和炎症反应，为pSS的诊断和治疗提供了新的潜在靶点。

研究的局限性包括样本量相对较小，未包含基因敲除或过表达等功能实验。未来需要更大规模的多中心患者队列研究和机制探索来进一步验证这些发现。