阿尔茨海默病中差异表达的线粒体相关基因、免疫细胞浸润的生物信息学分析及其诊断价值

《BMC Neurology》：Bioinformatic analysis of differentially expressed mitochondrion-related genes, immune cell infiltration, and diagnostic value in Alzheimer’s disease

　　

摘要

背景

线粒体功能障碍和神经炎症在阿尔茨海默病（AD）的发病机制中起着关键作用。然而，对于AD中与线粒体相关的关键基因（MRGs），以及它们在重塑免疫微环境及作为诊断生物标志物方面的具体作用，目前仍缺乏系统的研究。

方法

为解决这一问题，我们进行了综合生物信息学分析。从公开的AD转录组数据集中筛选出差异表达的MRGs，并通过富集分析揭示其生物学功能。进一步利用基于转录组的计算分析方法，量化核心MRGs与ssGSEA衍生的免疫细胞特征富集得分之间的关联。最后，构建并验证了机器学习模型，以评估所识别出的MRG特征群的诊断潜力。

结果

在AD患者大脑中发现了大量失调的MRGs，这些基因主要富集在氧化磷酸化及能量代谢相关通路中。值得注意的是，关键MRGs的表达与特定类型免疫细胞的浸润水平变化存在显著相关性，包括中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、NK CD56bright细胞以及T滤泡辅助细胞相关的特征。基于优化后的MRG特征构建的诊断模型展现出良好的预测准确性，在训练组中的曲线下面积（AUC）约为0.82，而在独立验证组中则约为0.74。

结论

本研究明确了AD中MRGs的新特征，揭示了它们与免疫微环境之间的紧密相互作用，并建立了一种具有应用前景的基于MRGs的AD诊断特征群。这些发现为了解AD中线粒体功能障碍与神经炎症之间的分子相互作用提供了新视角，同时提出了若干可能与线粒体相关的候选生物标志物及调控机制，这些都需要进一步的实验和临床验证。