基于分子生物标志物的气管狭窄研究

《BMC Pulmonary Medicine》：Research on tracheal stenosis based on molecular biomarkers

气管狭窄的分子机制研究通过临床样本、计算分析和动物模型发现，离子通道基因CACNA1D和细胞周期相关基因MKI67、CCNB2促进狭窄，而CDKL5、VAMP2起保护作用，呼吸衰竭可能通过MKI67增强炎症反应加剧狭窄。

　　

摘要

背景

气管狭窄是一种常见的呼吸系统疾病，其特征是气管腔异常狭窄，这会限制气流，导致呼吸困难甚至窒息等症状。尽管影像学和支气管镜检查的广泛应用提高了诊断效率，但气管狭窄的分子机制仍不清楚，特别是在识别预测性分子标志物方面。

方法

这是一项回顾性研究，涉及43个患者样本。研究采用了多种统计方法，包括Spearman相关性分析、多变量逻辑回归、LASSO回归和ROC曲线验证，系统地筛选与气管狭窄相关的分子靶点，并评估其预测风险的潜力。此外，通过文献分析还研究了离子通道和细胞周期相关分子的作用。同时构建了一个气管狭窄动物模型，并使用RT-qPCR检测候选分子（CACNA1D、MKI67、CCNB2、CDKL5和VAMP2）的mRNA表达水平差异。

结果

呼吸衰竭和瘢痕形成与气管狭窄的发生显著相关（P < 0.05）。患有呼吸衰竭的患者发生气管狭窄的风险明显更高（P < 0.001），而具有瘢痕形成倾向的患者也表现出更高的易感性（P = 0.009）。其他临床特征，如年龄、性别、高血压和糖尿病，与狭窄风险无显著关联（P > 0.05）。在分子标志物方面，正相关基因（如CACNA1D、AMPH和PTPRD）在气管狭窄患者中的表达水平显著升高（P < 0.001），表明它们可能在促进细胞增殖或离子通道功能障碍中起作用。相反，负相关基因（如CALML4、CDKL5和VAMP2）的表达水平较低（P < 0.001），可能通过抑制细胞增殖或维持细胞结构发挥保护作用。LASSO回归分析显示CCNB2、PTPRD和CACNA1D与狭窄风险呈正相关，而VAMP2和CDKL5则呈负相关。ROC曲线分析表明该模型的预测性能优异（AUC = 0.91），表明所选生物标志物具有很强的预测能力。亚组分析显示，在患有呼吸衰竭的患者中，MKI67表达升高与狭窄风险显著相关，而在无呼吸衰竭的患者中则无关。使用气管狭窄动物模型进行的实验验证证实了临床样本中观察到的表达差异：CACNA1D、MKI67和CCNB2的表达上调，而CDKL5和VAMP2的表达下调。

结论

本研究首次通过整合临床、计算和实验分析，识别出几个与气管狭窄相关的关键分子靶点。离子通道相关基因（如CACNA1D）和细胞周期调节因子（如MKI67、CCNB1、CCNB2）的失调可能通过促进气道平滑肌增殖和钙信号传导紊乱导致狭窄。相反，保护性标志物（如CALML4和CDKL5）可能通过抑制细胞增殖或维持细胞稳态来发挥保护作用。值得注意的是，呼吸衰竭可能通过增强炎症或氧化应激放大MKI67的促狭窄效应。所识别的标志物（如CACNA1D、MKI67）作为气管狭窄的早期预测指标具有潜力，有助于早期筛查和风险分层。此外，针对高风险标志物的靶向治疗（如钙通道阻滞剂）可能提供新的治疗选择。然而，需要进一步的大规模队列研究和机制实验来验证这些发现并探索临床应用。