CYBB对多发性硬化症进展的影响及机制：基于生物信息学分析与实验验证的证据

《Gene》：Effects and mechanism of CYBB on the progression of multiple sclerosis: Evidence from bioinformatic analysis and experimental validation

　　

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  CYBB、NFKBIA、CXCR4 和 IL1B 可能与多发性硬化症（MS）密切相关。
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  CYBB 可减轻实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）小鼠的神经功能缺陷和病理损伤。
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  CYBB 过表达可抑制 EAE 模型中的炎症反应和氧化应激。
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  CYBB 过表达可抑制 EAE 模型中焦亡相关蛋白的水平。

引言

多发性硬化症（MS）是一种影响中枢神经系统的自身免疫性疾病，可导致神经退行性病变（Naegele 等，2012；Dendrou 等，2015）。病理上，MS 的特征是中枢神经系统出现散在的脱髓鞘病变和神经功能障碍，临床表现为视力障碍、肢体无力、头晕等症状（Hemmer 等，2015）。研究表明，MS 的发病机制主要涉及中枢神经系统白质的散在病变，这些病变引发免疫介导的炎症反应，导致神经脱髓鞘和轴突损伤，最终损害神经元功能（Rida Zainab 等，2025；H?usler 和 Weber，2024）。全球约有 200 万人患有 MS，女性患者居多，约 80% 的患者表现为复发-缓解型多发性硬化症（RRMS）（De Bondt 等，2020）。目前尚无根治 MS 的方法，且近年来其发病率持续上升（Owens，2014）。因此，鉴定 MS 相关生物标志物对于探索 MS 的发病机制和改善早期诊断具有重要意义。实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）与 MS 具有相似的病理和临床特征，被广泛用作 MS 研究的动物模型（Hertwig 等，2016；Robinson 等，2014）。

以往关于 MS 的研究主要集中于自身反应性 T 细胞（Kurschus，2015）。近期的研究揭示，中性粒细胞等固有免疫细胞也参与了 MS 的进展（Pelletier 等，2010）。研究表明，中性粒细胞可浸润中枢神经系统并促进 MS 的发生，而中性粒细胞耗竭可延缓 MS 的进展（Rumble 等，2015）。此外，中性粒细胞可释放中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）（Goel 和 Kaplan，2020）。NETs 是由组蛋白包裹的 DNA 链与颗粒蛋白、髓过氧化物酶、弹性蛋白酶和抑肽酶 G 组成的网状结构（Wigerblad 和 Kaplan，2023）。研究发现，与健康个体相比，MS 患者血清中 NETs 水平显著升高，这可能是由 MS 进展期间慢性炎症引发的中性粒细胞激活所致（Naegele 等，2012）。此外，在 EAE 进展过程中，脱氧核糖核酸酶-1（DNase-1）介导的 NETs 降解可降低临床评分、减轻体重下降并改善实验动物的脱髓鞘病变（Byun 等，2024）。NETs 在自身免疫性疾病中枢靶标的形成中至关重要（Dwivedi 和 Radic，2014）。Th17 细胞在 MS 进展中发挥重要作用，NETs 及其组蛋白成分可促进 Th17 细胞分化并将 Th17 细胞募集至中枢神经系统，从而加剧病理损伤（Byun 等，2024；Wilson 等，2022）。尽管已证实 NETs 可促进 MS 的进展，但截至目前，NETs 相关基因在 MS 炎症调控轴中的作用尚未有报道。

细胞色素 b-245 β 链（CYBB）是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶复合体的核心组成部分，可促进活性氧（ROS）和促炎信号的产生。然而，已有研究表明，CYBB 来源的 ROS 对氧化应激具有关键的调控作用，并发挥抗氧化相关效应。研究表明，适度的 ROS 升高可促进下游抗氧化酶的上调，包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）（Hayes 和 Dinkova-Kostova，2014）。此外，CYBB 已被证实可抑制自然流产患者的炎症反应（Wu 等，2025）。这些发现表明 CYBB 在氧化应激和炎症反应中发挥着关键的调控作用。现有证据显示，CYBB 在 MS 患者中表达下调，并作为与髓鞘再生相关的基因发挥作用（Wang 等，2025）。然而，CYBB 在 MS 进展中的确切生物学作用及分子机制尚不清楚。

随着生物信息学的发展，研究人员可以从现有数据库中挖掘疾病相关生物标志物。本研究从基因表达综合数据库（GEO）下载了 MS 相关数据集，并从已发表的文献中提取了 136 个 NETs 相关基因（Wu 等，2022）。通过差异表达分析、机器学习算法和受试者工作特征（ROC）曲线分析，鉴定出 4 个与 MS 相关的 NETs 基因。此外，对这 4 个生物标志物进行了基因集富集分析（GSEA）、免疫浸润分析、竞争性内源 RNA（ceRNA）网络以及药物-基因网络构建，以探讨 NETs 相关基因在 MS 中的潜在机制。此外，在 EAE 模型小鼠中过表达 CYBB 以验证生物信息学发现，结果表明 CYBB 过表达可减少炎症反应和氧化应激，抑制焦亡相关蛋白的表达，并与 EAE 症状的改善相关。

章节摘要

数据获取与队列特征

使用 R 语言中的 GEOquery 包从 GEO 数据库获取了两个公开的人类芯片数据集 GSE21942 和 GSE37750。两个数据集均使用 Affymetrix 人类基因组 U133 Plus 2.0 芯片平台（GPL570）生成。本研究使用了提交者已处理的 Series Matrix 表达文件。

GSE21942 包含 29 个芯片表达谱，其中包括 14 个 MS 谱和 15 个健康对照谱，均来源于外周血单核细胞。

差异表达 NETs 相关基因的鉴定

基于生物信息学分析流程（图 1），我们探讨了哪些 NETs 相关基因具有作为 MS 生物标志物的潜力。共鉴定出 MS 样本与对照样本之间 833 个差异表达基因（图 2A 和 B）。通过取 NETs 相关基因与这些差异表达基因的交集，获得了 17 个重叠基因（图 2C），将其定义为差异表达 NETs 相关基因。随后对这些基因进行了 GO 和 KEGG 富集分析。结果表明这些基因——

讨论

MS 是一种常见的由神经炎症介导的神经退行性疾病。神经炎症可激活免疫细胞、损伤神经元和轴突并抑制髓鞘形成，从而引发疾病（Lozinski 等，2021）。已有研究证实，MS 的发病与遗传、表观遗传和环境等多种因素有关（Lozinski 等，2021；Mousavi 等，2020），但其确切的致病机制尚未完全阐明。MOG 触发——

CRediT 作者贡献声明

吕敏丽：初稿撰写、指导、项目管理、概念化设计。魏宏恩：审阅与编辑、指导、项目管理、调查、形式化分析、概念化设计。赵佳佳：审阅与编辑、验证、方法学、形式化分析、数据整理。李曼：审阅与编辑、软件、资源、调查。马连生：审阅与编辑、资源、调查、数据整理。高辉忠：撰写——

知情同意

不适用。

伦理批准与参与同意

本研究已获得江西众宏博源生物科技有限公司动物伦理委员会（中国南昌）批准。

资助

无。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

无。

吕敏丽 | 魏宏恩 | 赵佳佳 | 李曼 | 马连生 | 高辉忠