新生儿缺氧缺血性脑损伤中细胞焦亡枢纽基因的鉴定与免疫浸润机制研究

这篇研究通过生物信息学分析结合机器学习方法，系统鉴定了新生儿缺氧缺血性脑损伤（HIBD）中与细胞焦亡（pyroptosis）相关的枢纽基因（Tnf、IL1B、Tlr2），揭示了其通过细胞因子-受体互作及IL-17/TNF信号通路调控免疫微环境（如M0巨噬细胞、Th1细胞浸润）的机制，为开发靶向治疗策略提供了新依据。

　　

引言

新生儿缺氧缺血性脑病（HIE）是全球新生儿致残和死亡的主要原因，发病率约为2/1000活产儿。尽管亚低温治疗（TH）是目前唯一获批的疗法，但40%患儿仍遗留神经功能障碍。研究聚焦细胞焦亡（pyroptosis）——一种伴随强烈炎症反应的程序性细胞死亡方式，其通过释放IL-1β、IL-18等促炎因子加剧脑损伤。然而，细胞焦亡相关基因（PRGs）在HIE中的分子机制尚不明确。

材料与方法

研究从GEO数据库获取缺氧缺血性脑损伤（HIBD）小鼠模型转录组数据（GSE144456），通过Limma包筛选差异表达基因（DEGs），结合加权基因共表达网络分析（WGCNA）和蛋白质互作（PPI）网络鉴定枢纽基因。采用随机森林模型评估诊断效能，并利用CIBERSORT和ssGSEA算法解析免疫浸润特征。实验验证包括qRT-PCR、免疫荧光及分子 docking 分析。

结果

1. 1.

   枢纽基因鉴定：筛选出96个DEGs（89上调/7下调），富集于细胞因子-受体互作、IL-17/TNF通路。WGCNA与PPI交叉分析锁定Tnf、IL1B、Tlr2为核心基因，随机森林模型显示其AUC>0.75，诊断价值显著。

2. 2.

   免疫微环境重塑：HIBD组先天免疫细胞（M0巨噬细胞、活化树突细胞）和适应性免疫细胞（CD8⁺ na?ve T细胞、Th1细胞）浸润增加，与枢纽基因表达呈强正相关（p<0.001）。

3. 3.

   实验验证：动物模型证实HIBD组脑梗死体积增大，Tnf、IL1B、Tlr2 mRNA及蛋白表达显著上调（p<0.05）。分子对接提示胞壁酰二肽（muramyl dipeptide）与TLR2结合稳定（得分-4.48），可能通过氢键作用调控炎症。

讨论

研究首次整合多组学数据揭示HIBD中细胞焦亡与免疫应答的协同作用：

• •

  TNF-α：通过激活NF-κB通路促进小胶质细胞焦亡，与既往卒中研究一致。

• •

  TLR2：作为模式识别受体，响应损伤相关分子模式（DAMPs），驱动神经炎症级联。

• •

  miRNA调控网络：预测miR-1894-3p等15个miRNAs可能靶向枢纽基因，为表观遗传调控提供新视角。

结论

Tnf、IL1B、Tlr2是HIBD中调控细胞焦亡与免疫浸润的关键靶点，其相互作用网络为开发精准疗法（如靶向TLR2的小分子抑制剂）奠定了理论基础。未来需进一步探索时空表达特征及上下游调控机制。