CTSK作为TLR相关关键生物标志物在肝硬化中的鉴定：整合生物信息学与病理学特征解析

这篇研究通过整合生物信息学分析和实验验证，鉴定出4个与Toll样受体（TLR）相关的枢纽基因（CXCL9、CXCL10、SPP1、CTSK），揭示了其在肝硬化（LC）诊断和发病机制中的关键作用。研究结合机器学习、免疫浸润分析和单细胞测序（scRNA-seq），证实这些基因通过调控TLR4-MyD88-NF-κB轴和免疫微环境失调促进LC进展，为分子诊断和靶向治疗提供了新策略。

　　

摘要

肝硬化（LC）作为慢性肝病的终末阶段，其发病机制与Toll样受体（TLR）信号通路密切相关。本研究通过整合生物信息学分析和实验验证，筛选出4个TLR相关枢纽基因（CXCL9、CXCL10、SPP1、CTSK），并构建了高准确度的诊断模型。这些基因不仅与免疫微环境失调相关，还可能通过激活TLR4-MyD88-NF-κB轴促进LC进展。

引言

LC以肝组织纤维化和再生结节形成为特征，目前缺乏有效治疗手段。TLR家族（如TLR4、TLR9）通过调控炎症和纤维化参与LC进展，但其具体机制尚未完全阐明。本研究旨在探索TLR相关基因在LC中的诊断和治疗价值。

方法

研究整合了5个公共数据集（GSE14323、GSE36411等），通过差异表达分析、加权基因共表达网络分析（WGCNA）和机器学习（LASSO、SVM、RF）筛选枢纽基因。实验验证包括qRT-PCR和免疫组化（IHC）。此外，通过基因集富集分析（GSEA）、免疫浸润分析和单细胞测序（scRNA-seq）解析基因功能。

结果

WGCNA与差异表达分析：筛选出943个疾病相关基因和1,113个差异表达基因（DEGs），富集分析显示TLR信号通路显著激活。

枢纽基因鉴定：CXCL9、CXCL10、SPP1和CTSK在LC组织中高表达，诊断AUC值均>0.90。

实验验证：qRT-PCR和IHC证实CTSK在LC组织中表达显著升高。

免疫微环境：枢纽基因与M1巨噬细胞、NK细胞等免疫细胞浸润显著相关。

单细胞分析：CTSK在成纤维细胞中高表达，而CXCL9/CXCL10主要在髓系细胞（MPs）中富集。

分子机制：CTSK可能通过激活TLR4-MyD88-NF-κB轴促进纤维化，而SPP1通过CD44/整合素信号协同促纤维化。

讨论

研究首次将CTSK与LC的TLR信号通路联系起来，其可能通过调控MyD88依赖的炎症反应促进纤维化。CXCL9/CXCL10的促炎作用与M1巨噬细胞极化相关，而SPP1通过CD44和整合素αvβ3双通路驱动胶原沉积。分子对接提示黄芩苷（baicalin）可能靶向这些基因，为LC治疗提供新方向。

结论

4个TLR相关枢纽基因（尤其是CTSK）在LC中具有重要诊断和治疗价值，其机制涉及免疫微环境失调和TLR4-MyD88-NF-κB通路激活。未来需进一步探索靶向干预策略的临床转化潜力。