急性胰腺炎中CCL28和CCL5作为趋化因子生物标志物及促炎介质的鉴定与验证：一项整合生物信息学与实验的研究

《BMC Medical Genomics》：Identification and validation of CCL28 and CCL5 as chemokine biomarkers and pro-inflammatory mediators in acute pancreatitis: an integrated bioinformatics and experimental study

　　

摘要

背景

急性胰腺炎是一种常见的外分泌胰腺炎症性疾病，其病情可从轻微的自限性疾病发展为伴有器官衰竭的严重疾病。目前的临床检测方法无法在疾病早期准确识别出可能病情加重的患者，而且很少有分子标志物能够反映那些会加剧胰腺损伤的炎症信号。趋化因子在炎症过程中起着协调免疫细胞募集的作用，但CCL28和CCL5在急性胰腺炎中的调控机制及功能作用仍不明确。

方法

我们分析了一个公开的胰腺转录组数据集，其中包含87个急性胰腺炎样本和32个对照样本。首先将差异表达基因与经过筛选的ImmPort趋化因子列表进行比对，随后通过最小绝对值收缩和选择算子回归、支持向量机递归特征消除以及随机森林分析等方法对候选基因进行优先排序。诊断性能则通过带有95%置信区间的接收者操作特征分析来评估。免疫细胞组成则是利用LM22特征通过CIBERSORT从人类转录组数据中推断出来的，而通路活性则通过单样本基因集富集分析来测定。之后，我们在266-6胰腺腺泡细胞、一种由腺相关病毒介导的CCL28敲低模型以及由健康对照组、急性胰腺炎患者和重症急性胰腺炎患者组成的临床队列中对这些候选基因进行了进一步测试。作为功能指标，我们检测了NF-κB的激活情况、肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β的水平，以及胰腺组织学结构和血清淀粉酶、脂肪酶的含量。

结果

转录组分析共筛选出四种趋化因子候选基因：CCL28、CCL4、CCL5和XCL2。三种特征选择方法都指向CCL28和CCL5，这两种趋化因子在区分急性胰腺炎样本和对照样本时的内部AUC值分别为0.866（95%置信区间为0.797–0.926）和0.811（95%置信区间为0.719–0.890）。在血清中，急性胰腺炎患者的CCL28和CCL5水平高于对照组，而在重症急性胰腺炎患者中这些趋化因子的水平更高。L-精氨酸刺激会增加266-6细胞中CCL5的表达并激活NF-κB信号通路，而CCL28敲低则会降低CCL5的生成以及IκBα和p65的磷酸化程度。在小鼠模型中，沉默CCL28会降低胰腺中的CCL28和CCL5水平，同时减少血清中的淀粉酶和脂肪酶含量，降低TNF-α和IL-1β的水平，并保持胰腺腺泡的结构完整。不过，转录组和组织中的mRNA信号并不总与蛋白质及循环中的检测结果一致，这表明本研究存在一定局限性，未来需要进一步研究转录后调控机制。

结论

在已验证的蛋白质和血清水平上，CCL28和CCL5在急性胰腺炎中表现为上调的促炎趋化因子。研究数据表明CCL28在CCL5以及NF-κB信号通路的传导过程中处于更上游的位置，因此支持将CCL28和CCL5作为评估疾病严重程度的潜在生物标志物。此外，CCL28也可能是一个可行的治疗靶点，不过这些结论还需要在更大规模的独立队列以及受体层面的机制研究中得到进一步证实。

图表摘要