探秘心肌缺血再灌注损伤：IFN-γ 通路相关生物标志物的关键作用

心肌缺血再灌注损伤（MIRI）严重影响患者预后，目前其与 IFN-γ 通路的分子机制不明。研究人员挖掘转录组和单细胞测序数据，发现 Myd88 和 Trp53 是 MIRI 中与 IFN-γ 通路相关的生物标志物，为 MIRI 防治提供新思路。

　　在医学领域，心脏疾病一直是威胁人类健康的重要杀手，心肌梗死更是其中的 “狠角色”。当冠状动脉突然堵塞，心肌就会陷入缺血的困境，而及时恢复血流的再灌注治疗本是改善病情的 “救星”，却没想到带来了新的麻烦 —— 心肌缺血再灌注损伤（MIRI）。这一损伤会让心肌遭受二次打击，不仅会加大梗死面积，还会影响患者的长期预后，哪怕进行了及时的介入治疗，也难以避免它的 “捣乱”。目前，针对 MIRI 的治疗手段效果有限，现有的药物和干预措施在临床应用中受到诸多限制，迫切需要找到新的治疗靶点和生物标志物，以改善患者的治疗现状。

在这样的背景下，西安交通大学第二附属医院等研究机构的研究人员展开了深入探索。他们聚焦于 MIRI 与干扰素 -γ（IFN-γ）通路之间的神秘关系，试图挖掘出与之相关的生物标志物，为攻克 MIRI 难题寻找新的突破口。最终，研究成果发表在《Cardiovascular Toxicology》杂志上，为该领域带来了新的曙光。

研究人员为开展此项研究，主要运用了以下关键技术方法：从公共数据库（如 Gene Expression Omnibus，GEO）获取相关数据集，包括 GSE160516、GSE83472 和 GSE227088，其中部分数据集涵盖小鼠心肌组织样本；通过 R 语言的相关软件包进行数据处理与分析，如用‘limma’包筛选差异表达基因（DEGs） ，用‘clusterProfiler’包进行富集分析；利用在线工具和数据库，如 ImmuCellAImouse、miRDB、ENCORI、TRRUST 等，进行免疫浸润分析、预测上游调控分子等；借助 Cytoscape 软件构建相关网络，直观展示分子间的相互关系。

下面来看具体的研究结果：

1. 候选基因的筛选与功能分析：通过对 GSE160516 数据集中 MIRI 和对照样本进行差异表达分析，共得到 1930 个 DEGs。将这些 DEGs 与 182 个干扰素 -γ 通路相关基因（IRGs）取交集，筛选出 34 个候选基因。这些候选基因富集到多个与 MIRI 相关的生物学过程和通路，如对 II 型干扰素的反应、细胞因子介导的信号通路，以及病毒蛋白与细胞因子和细胞因子受体的相互作用等。这表明筛选出的候选基因在 MIRI 的发生发展过程中可能发挥重要作用。
2. 生物标志物的确定：基于候选基因构建蛋白质 - 蛋白质相互作用（PPI）网络，运用 MCC 和 CC 算法筛选出 9 个关键基因。进一步分析 GSE160516 和 GSE83472 数据集中关键基因的表达差异，发现 Myd88 和 Trp53 在 MIRI 样本中显著上调，且在两个数据集中表达趋势一致，因此将它们确定为生物标志物。这为后续研究 MIRI 的发病机制和治疗靶点提供了重要线索。
3. 生物标志物的功能与调控机制：对 Myd88 和 Trp53 进行富集分析，发现它们都与核糖体、剪接体和细胞周期等通路相关。进一步预测其上游调控分子，发现 Myd88 可能受 mmu-miR - 361 - 3p 和 mmu-miR - 421 - 3p 等 miRNA 调控，Trp53 则可能受 Abl1 和 Tead2 等转录因子（TFs）调控。这揭示了生物标志物在分子水平的调控机制，有助于深入理解 MIRI 的发病过程。
4. 免疫浸润分析：利用 ImmuCellAImouse 工具对 GSE160516 样本进行免疫浸润分析，发现 MIRI 组和对照组中 16 种免疫细胞的浸润程度存在显著差异。其中，巨噬细胞、单核细胞来源的树突状细胞等在 MIRI 组的浸润程度更高。进一步分析发现，Myd88 与 M1 巨噬细胞正相关，与自然杀伤（NK）细胞负相关；Trp53 与 M2 巨噬细胞正相关，与幼稚 CD4⁽⁺⁾ T 细胞负相关。这表明 Myd88 和 Trp53 可能通过影响免疫细胞的浸润和功能参与 MIRI 的病理过程。
5. 单细胞数据分析：对 GSE227088 数据集的单细胞 RNA 测序（scRNA - seq）数据进行处理和分析，将 25 个细胞簇合并为 6 种细胞类型，其中心肌细胞、成纤维细胞和巨噬细胞数量最多且在 MIRI 组和对照组中生物标志物表达差异显著，被确定为关键细胞类型。细胞通讯分析显示，在 MIRI 组中，巨噬细胞与其他细胞类型的相互作用更强；伪时间分析表明，巨噬细胞的分化阶段 1、2、5 和成纤维细胞的分化阶段 3、4 可能与 MIRI 相关。这为从细胞层面理解 MIRI 的发病机制提供了新的视角。

综合研究结论和讨论部分来看，该研究成功挖掘出 Myd88 和 Trp53 这两个与 IFN-γ 通路相关的 MIRI 生物标志物，单细胞分析还确定了心肌细胞、成纤维细胞和巨噬细胞在 MIRI 中的关键作用。这些发现加深了人们对 MIRI 分子机制的理解，为 MIRI 的早期诊断和治疗提供了潜在的生物标志物和新的治疗靶点，具有重要的临床意义。不过，研究也存在一定局限性，如原始数据集缺乏缺血时间、动物年龄和性别等信息，后续还需进一步实验验证生物标志物影响 MIRI 的机制，结合更详细的数据集进行深入分析，以推动 MIRI 治疗策略的发展，为心血管疾病患者带来更多希望。