通过整合转录组学和临床验证，发现MMP9是患有多囊卵巢综合征（PCOS）的肥胖女性中关键的炎症生物标志物

《Gene Reports》：Integrated transcriptomic and clinical validation identifies MMP9 as a key inflammatory biomarker in obese women with PCOS

PCOS相关代谢紊乱与炎症信号通路中MMP9的关键作用及其作为生物标志物的诊断价值。通过整合系统生物学和实验验证，发现肥胖相关胰岛素抵抗PCOS患者血清MMP9和TNF-α水平显著升高，锌含量降低，且MMP9与BMI、LH、AMH、TNF-α及HOMA-IR呈正相关，ROC分析显示其诊断效能达0.974。

　　

Shraddha Chaurasiya|Sangeeta Rai|Nigil Napolean|Bajarang Bahadur|Surbhi Singh|Nargis Khanam|Aabidha Anand|Varsha Maurya|Royana Singh

印度北方邦瓦拉纳西班纳拉斯印度教大学医学科学研究所解剖学系，邮编221005

摘要

背景

多囊卵巢综合征（PCOS）是一种常见的代谢-生殖障碍，常伴有肥胖、胰岛素抵抗和慢性低度炎症。越来越多的证据表明，细胞外基质（ECM）的重塑和炎症信号传导参与了PCOS中的卵巢功能障碍；然而，将代谢紊乱与炎症途径联系起来的关键分子调节因子仍不明确。

目的

本研究旨在通过整合系统生物学和实验验证的方法，识别与肥胖相关的、胰岛素抵抗性PCOS相关的关键分子靶点和信号通路。

方法和结果

分析了四个独立的基因表达组（GEO）数据集（GSE246995、GSE226146、GSE138518和GSE159466）的转录组数据，以识别与PCOS相关的差异表达基因。功能富集分析显示ECM组织、炎症反应和代谢信号通路有显著参与。蛋白质-蛋白质相互作用网络构建和枢纽基因分析确定基质金属蛋白酶-9（MMP9）是核心调节基因，此外还有TGFB1、DCN、COL1A1、COL1A2、BGN、CCN2、MMP2、TNF和LUM。这些基因主要在TNF信号通路和AGE-RAGE相关通路中富集。实验验证显示，PCOS女性的血清MMP9和TNF-α水平显著升高，同时锌浓度降低（p < 0.001）。相关性分析显示MMP9与体重指数、黄体生成素、抗苗勒管激素、TNF-α和HOMA-IR有很强的正相关，而锌水平则呈强负相关。接收者操作特征分析证实了MMP9的高诊断性能（AUC = 0.974）。

结论

这项整合生物信息学和实验的研究确定MMP9是将代谢功能障碍与肥胖相关PCOS中的炎症信号传导联系起来的关键调节因子。所识别的MMP9介导的炎症和代谢信号通路为卵巢功能障碍提供了新的机制见解，并强调了MMP9作为胰岛素抵抗性PCOS中有前景的生物标志物和治疗靶点。

部分摘录

缩写

PCOS
多囊卵巢综合征
GEO
基因表达组
DEGs
差异表达基因
PPI
蛋白质-蛋白质相互作用
GO
基因本体
KEGG
京都基因组百科全书
AUC
曲线下面积
ROC
接收者操作特征
MMP9
基质金属蛋白酶-9
AGE
晚期糖基化终产物
RAGE
晚期糖基化终产物受体
TNF-α
肿瘤坏死因子-α
HOMA-IR
胰岛素抵抗稳态模型评估
ECM
细胞外基质
TIMP
组织抑制因子

生物信息学分析

本研究使用了来自基因表达组（GEO）数据库的公开可访问的测序数据集进行全面的生物信息学分析。我们通过整合多个数据集，进行差异表达基因（DEGs）的识别，并进行功能富集分析、通路分析和蛋白质-蛋白质相互作用分析，以探讨多囊卵巢综合征（PCOS）的发病机制。

结果

精心选择了四个基因表达数据集GSE246995、GSE226146、GSE138518和GSE159466进行分析（见补充图S1）。这些数据集与PCOS的相关性及其在GEO数据库中的可用性使其对我们的研究至关重要。我们使用GEO2R工具对这些数据集进行了严格分析，统计阈值设定为P值<0.05和|log2FC| > 1.2，以提取差异表达基因（DEGs）。下载了每个数据集的DEGs，并进行了维恩图分析。

发现与解释

我们的研究显著推进了对PCOS分子机制的理解，特别是关注了MMP9和锌缺乏的作用。我们观察到PCOS患者表现出典型的内分泌紊乱，包括LH、AMH和HOMA-IR水平升高，这表明下丘脑-垂体-卵巢轴失调和胰岛素抵抗（Pratama等人，2024年；Vale-Fernandes等人，2025年）。临床观察也支持了这一结论。

CRediT作者贡献声明

Shraddha Chaurasiya：撰写——初稿、方法论、数据管理、概念构思。Sangeeta Rai：资源提供、正式分析。Nigil Napolean：撰写——审阅与编辑、可视化。Bajarang Bahadur：验证。Surbhi Singh：方法论。Nargis Khanam：概念构思。Aabidha Anand：正式分析。Varsha Maurya：数据管理。Royana Singh：监督。

伦理批准

这是一项横断面观察性研究。班纳拉斯印度教大学医学科学研究所的研究伦理委员会批准了这项研究（批准代码：Dean/2023/EC/6143）。所有方法均遵循相关指南和规定。已获得所有受试者及其法定监护人的知情同意。

资助

本研究未获得公共部门、商业部门或非营利部门的任何特定资助。

利益冲突声明

作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

我们衷心感谢参与者的支持和贡献，这使得这项研究成为可能。我们还要感谢班加罗尔印度科学研究所机械工程系的Kanhaiya Lal Chaurasiya在稿件审阅中的宝贵意见和支持。本研究在班纳拉斯印度教大学医学科学研究所解剖学系的多学科研究单元进行，该单元由ICMR-DHR资助。