基于RNA测序探索高脂饮食哮喘模型小鼠中肥胖哮喘的新型生物标志物

本研究针对肥胖哮喘这一儿童哮喘特殊表型，通过建立高脂饮食（HFD）和卵清蛋白（OVA）诱导的小鼠模型，结合转录组测序技术筛选出86个候选基因，进一步利用蛋白互作网络分析鉴定出ITGAM、Slc11a1、Nos2等9个关键基因。通过免疫浸润分析和qPCR验证，最终确定ITGAM、Nos2、LCN2等基因在肥胖哮喘中显著差异表达，为临床诊断和治疗提供了新的潜在靶点。

　　

随着生活方式和饮食结构的改变，肥胖已成为全球性的健康问题，而肥胖与哮喘的关联也逐渐引起科研人员的关注。肥胖哮喘是儿童哮喘中一种特殊表型，其特征包括病情更严重、生活质量下降以及对传统治疗方法的反应减弱。这一表型给临床管理带来了巨大挑战，因此深入探究其分子机制和寻找可靠的生物标志物显得尤为重要。

为了揭示肥胖哮喘的潜在分子机制，研究人员开展了一项结合动物模型和高通量测序技术的研究。该研究通过给小鼠喂食高脂饮食（HFD）模拟肥胖状态，再通过卵清蛋白（OVA）吸入诱导哮喘，成功构建了肥胖哮喘模型。实验设置了四组小鼠：HFD喂养的哮喘组、HFD喂养的对照组、正常脂饮食（NFD）喂养的哮喘组以及NFD喂养的对照组。研究人员提取了小鼠肺组织RNA，进行了转录组测序，通过生物信息学方法分析差异表达基因（DEGs），构建蛋白互作网络（PPI），并进一步分析了免疫细胞浸润情况。最后，通过定量聚合酶链反应（qPCR）对关键基因进行了验证。

研究主要采用了以下关键技术方法：使用高脂饮食（HFD）和卵清蛋白（OVA）吸入分别诱导肥胖和哮喘小鼠模型；提取肺组织RNA进行转录组测序；通过生物信息学分析筛选差异表达基因（DEGs）并构建蛋白互作网络（PPI）；利用CIBERSORT算法进行免疫细胞浸润分析；采用定量PCR（qPCR）对关键基因进行实验验证。

Results

候选基因的筛选与PPI网络构建

通过不同组别差异表达基因（DEGs）的交集分析，研究人员共筛选出86个候选基因。利用STRING数据库和Cytoscape软件，通过三种算法（MCC、DMNC和MNC）构建了蛋白互作网络（PPI），从中鉴定出9个关键基因，包括ITGAM、Slc11a1、Nos2、PirB、IL1RN、LCN2、CD33、MSR1和CXCL2。

免疫细胞浸润分析

通过CIBERSORT算法分析肺组织中的免疫细胞组成，发现HFD喂养的哮喘组与其他组别在多种免疫细胞（如初始B细胞和浆细胞）的浸润水平上存在显著差异，表明肥胖可能通过调节免疫反应影响哮喘的发病过程。

关键基因的qPCR验证

通过qPCR对9个关键基因进行验证，结果显示ITGAM、Nos2、LCN2、CD33、MSR1和CXCL2在HFD喂养的哮喘组中表达显著上调，而Slc11a1表达显著下调，PirB和IL1RN则无显著变化。此外，研究人员还检测了人外周血样本，发现ITGAM、Nos2和LCN2的表达趋势与小鼠模型一致，提示这些基因可能作为肥胖哮喘的潜在生物标志物。

本研究通过转录组测序和生物信息学分析，成功筛选出与肥胖哮喘相关的关键基因，并验证了其中部分基因在人和小鼠中的表达一致性。这些发现为理解肥胖哮喘的分子机制提供了重要线索，并为未来开发新的诊断方法和治疗策略奠定了基础。然而，由于样本量的限制，这些基因的临床价值仍需通过更大规模的实验进一步验证。该研究为肥胖哮喘的精准治疗提供了新的研究方向，具有重要的科学意义和临床应用前景。论文发表在《Genomics》。