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缺血性脑卒中（IS）危害巨大，为探究其发病机制及寻找潜在诊疗靶点，研究人员开展炎症和铁代谢相关基因（IIMRDEGs）差异表达研究。整合数据集后，确定 16 个 IIMRDEGs，发现其参与关键通路，还识别出 8 个枢纽基因。这为理解 IS 机制及诊疗提供新方向。
缺血性脑卒中（IS）是全球范围内导致死亡和长期残疾的主要原因之一，每年大约有 1500 万例发病，发病 30 天内死亡率约为 11%。它给医疗系统和社会带来了沉重的负担，约占所有中风病例的 87%。尽管在急性治疗和二级预防方面取得了进展，但 IS 的复发率仍然很高。目前的治疗方法，如静脉溶栓和机械取栓，存在治疗窗窄、有出血风险或需要专业设施等局限性，现有的预防措施也无法完全消除复发风险。
近年来，炎症和铁代谢在 IS 发病机制中的关键作用逐渐受到关注。炎症过程在 IS 的发生和发展中起着关键作用，参与内皮功能障碍、斑块不稳定和血栓形成。像 C 反应蛋白（CRP）、白细胞介素和肿瘤坏死因子 - α（TNF - α）等关键炎症标志物，其水平升高与 IS 患者的不良预后相关。同时，铁代谢与 IS 中的氧化应激和神经炎症密切相关，铁稳态失调会产生活性氧（ROS），加剧神经元损伤并促进炎症反应。研究表明，IS 患者体内铁相关蛋白，如铁蛋白、转铁蛋白和铁调素的水平发生改变，提示它们可能作为生物标志物和治疗靶点。然而，炎症和铁代谢相关基因（IIMRDEGs）在 IS 中的具体分子机制及其相互作用仍未完全明确。
为了深入了解这些问题，自贡市第四人民医院的研究人员开展了一项研究。他们整合了基因表达综合数据库（GEO）中的 GSE22255 和 GSE16561 数据集，运用多种生物信息学工具和统计方法，分析 IIMRDEGs 在 IS 患者中的表达谱，旨在揭示其在疾病进展中的潜在机制，寻找新的治疗靶点。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，从 GEO 数据库下载 IS 相关数据集，利用 sva 包去除批次效应，limma 包进行差异分析，确定差异表达基因（DEGs）。接着，通过与已知的 IIMRGs 对比，筛选出 IIMRDEGs。然后，运用基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）进行富集分析，探究这些基因参与的生物学过程和通路；利用 STRING 数据库构建蛋白质 - 蛋白质相互作用（PPI）网络，筛选枢纽基因；通过 CIBERSORT 算法分析免疫细胞浸润情况。
在研究结果方面：
- 合并脑梗死数据集：使用 R 包 sva 去除 GSE22255 和 GSE16561 数据集的批次效应，经分布箱线图和主成分分析（PCA）验证，表明批次效应得到有效消除。
- 脑梗死相关炎症和铁代谢相关差异表达基因：在整合后的数据集里，共鉴定出 56 个 DEGs，其中 42 个上调，14 个下调。进一步筛选出 16 个 IIMRDEGs，包括 SLC22A4、DUSP1 等。
- GO 和 KEGG 富集分析：这 16 个 IIMRDEGs 主要富集在白细胞趋化、对细菌分子的反应等生物学过程；在细胞成分方面，富集于特定颗粒、分泌颗粒腔等；分子功能上，涉及水解酶活性、免疫受体活性等。同时，还富集在 IL - 17 信号通路、TNF 信号通路等关键通路。
- 基因集富集分析（GSEA）：发现整合数据集中的所有基因显著富集在 NF - κB 激活等相关功能和信号通路。
- PPI 网络构建和枢纽基因筛选：构建 16 个 IIMRDEGs 的 PPI 网络，确定 12 个相关基因。通过五种算法计算得分并筛选，得到 8 个枢纽基因，分别为 IL7R、LCN2、HLA - DQB1、ADM、PTGS2、IL1B、DUSP1 和 MMP9。
- 调控网络构建：分别从 ChIPBase 数据库和 TarBase 数据库获取与枢纽基因相关的转录因子（TFs）和微小 RNA（miRNAs），构建 mRNA - TF 和 mRNA - miRNA 调控网络。
- 枢纽基因的差异表达验证和 ROC 曲线分析：分析发现 5 个枢纽基因在 IS 样本和对照样本中的表达差异具有高度统计学意义（p<0.001），2 个具有统计学意义（p<0.01），1 个具有统计学意义（p<0.05）。ROC 曲线显示，部分枢纽基因在区分 IS 样本和对照样本上具有一定准确性（0.7<AUC<0.9）。
- 脑梗死的免疫浸润分析（CIBERSORT）：计算 22 种免疫细胞的浸润丰度，发现 7 种免疫细胞在 IS 样本和对照样本中的表达差异具有统计学意义。同时，发现部分免疫细胞之间存在相关性，枢纽基因 MMP9 与部分免疫细胞也存在显著相关性。
研究结论表明，该研究通过整合多源数据和运用多种生物信息学工具，确定了 IS 中炎症和铁代谢相关的关键差异表达基因，构建了全面的调控网络，揭示了相关基因参与的潜在生物学功能和通路，深入分析了免疫浸润情况。这些发现为进一步理解 IS 的发病机制提供了重要依据，为开发基于调控炎症和铁代谢的靶向治疗策略奠定了基础。不过，该研究也存在局限性，如仅依赖生物信息学方法，缺乏湿实验验证；样本量较小，缺乏临床验证等。未来研究需要通过实验和临床方法进一步验证这些发现，以充分阐明 IS 的发病机制和治疗靶点。
