基于氧化应激与炎症相关基因的缺血性卒中潜在生物标志物鉴定及预测模型构建

《BMC Neurology》：Identification and validation of potential biomarkers related to oxidative stress and inflammation in ischemic stroke

　　

摘要

背景

既往研究推测氧化应激和炎症可能影响缺血性卒中（IS）的发病机制。本研究探讨了氧化应激（OS）相关基因（OSRGs）和炎症相关基因（IRGs）在缺血性卒中中的应用价值。

方法

从公共数据库下载缺血性卒中及对照样本，并从既往研究中获取IRGs和OSRGs。通过差异表达分析鉴定缺血性卒中组与对照组之间的差异表达基因（DEGs）。随后，利用DEGs、IRGs和OSRGs的交集筛选候选基因。接着，运用机器学习算法和基因表达验证获取潜在生物标志物。此外，构建列线图，并进行基因集富集分析（GSEA）。随后构建分子调控网络，进行药物预测和分子对接。最后，通过逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）评估潜在生物标志物在临床样本中的表达水平，并使用小鼠单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据集作为互补探索性分析，考察其细胞类型特异性表达模式，并鉴定可能与缺血性卒中相关的候选细胞群体。

结果

共鉴定出596个DEGs，并突出显示了6个候选基因。最终获得TNFSF10、TLR2、ADM、ABCA1和HIF1A作为潜在生物标志物。列线图对缺血性卒中具有良好的预测能力。GSEA结果显示，除HIF1A外的所有潜在生物标志物均富集于补体级联和凝血级联通路。分子调控网络包括146个转录因子，如MYC。与潜在生物标志物相关的microRNAs包括miR-6809-3p和miR-1276。此外，与潜在生物标志物具有高亲和力的药物包括diprovocim-1和曲古抑菌素A。最后，RT-qPCR结果与生物信息学分析结果一致，而小鼠scRNA-seq数据集的分析表明小胶质细胞和中枢神经系统相关巨噬细胞（CAMs）可能是与所鉴定生物标志物相关的候选细胞群体。

结论

本研究鉴定出五种潜在生物标志物（TNFSF10、TLR2、ADM、ABCA1和HIF1A），它们可能对缺血性卒中具有显著影响。