《Biomolecules》：Senescence-Related SOCS1, SOCS2, and GADD45G Identify an Immune-Associated Molecular Signature in Metabolic Dysfunction-Associated Steatotic Liver Disease
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衰老相关分子节点连接代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）中的肝脏应激与免疫失调，目前尚缺乏明确定义。本研究旨在鉴定并实验验证与MASLD免疫失调相关的衰老相关基因（SRG）特征。整合四个转录组数据集（127例对照，127例MASLD）作为发现队列。通过差异
衰老相关分子节点连接代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）中的肝脏应激与免疫失调，目前尚缺乏明确定义。本研究旨在鉴定并实验验证与MASLD免疫失调相关的衰老相关基因（SRG）特征。整合四个转录组数据集（127例对照，127例MASLD）作为发现队列。通过差异表达分析、加权基因共表达网络分析和三种机器学习算法筛选候选SRG。使用CIBERSORT评估免疫浸润，并在内部和外部队列中评估三基因特征。通过分子对接预测潜在的GADD45G相关化合物。在高脂饮食（HFD）诱导的肥胖小鼠和棕榈酸（PA）刺激的骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）中进行实验验证。进一步对GSE300744进行单细胞RNA测序分析，以评估GADD45G在肝细胞群中的分布。SOCS1、SOCS2和GADD45G被鉴定为核心SRG，其在MASLD肝组织中表达降低，并与组织学特征和免疫改变相关。三基因特征在验证队列中显示出良好的分类性能。在HFD小鼠中，GADD45G在mRNA和蛋白水平的表达均降低，且在F4/80阳性肝巨噬细胞中免疫反应性降低。单细胞分析进一步支持Gadd45g的巨噬细胞相关表达。在PA刺激的BMDMs中，喜树碱和肉豆蔻醚处理可部分恢复降低的GADD45G蛋白表达。总体而言，SOCS1、SOCS2和GADD45G代表与MASLD相关的候选衰老相关免疫特征。巨噬细胞相关GADD45G减少及其体外调节为GADD45G在MASLD相关免疫失调中的潜在作用提供了初步证据。
**衰老相关基因SOCS1、SOCS2与GADD45G构成代谢功能障碍相关脂肪性肝病免疫相关分子特征的整合研究**
**一、研究背景与科学问题**
代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）是全球最常见的慢性肝病，与肥胖、胰岛素抵抗及2型糖尿病密切相关，显著增加肝脏相关并发症和不良心血管代谢结局的风险。尽管针对特定患者的药物选择已开始出现，但疾病修饰策略仍然有限，驱动疾病进展的分子机制尚未完全阐明。细胞衰老已被日益认为是MASLD的重要致病过程，尤其在从单纯性脂肪变性向脂肪性肝炎和纤维化转变的过程中。衰老细胞获得衰老相关分泌表型（SASP），释放细胞因子、趋化因子和基质重塑因子，重塑肝脏微环境、维持局部炎症并促进纤维化激活。同时，持续代谢应激促进肝细胞损伤和损伤相关分子模式（DAMPs）释放，与SASP成分共同招募和激活固有及适应性免疫细胞，驱动肝脏驻留库普弗细胞和募集的单核细胞来源巨噬细胞向促炎表型转变，形成炎症与组织损伤的正反馈循环。然而，协调MASLD中衰老-免疫相互作用的分子调控因子仍不明确，鉴定这些调控因子可能为风险分层和靶向干预提供生物标志物和机制线索。
**二、研究内容与主要结论**
研究人员整合了四个肝脏转录组数据集（GSE48452、GSE89632、GSE61260和GSE96971，共127例对照和127例MASLD样本）作为发现队列，应用差异表达分析、加权基因共表达网络分析（WGCNA）、三种机器学习算法（LASSO逻辑回归、SVM-RFE和随机森林）、免疫浸润分析、单细胞RNA测序验证及体内外实验验证，系统筛选并验证MASLD相关衰老相关基因（SRG）特征。研究鉴定出SOCS1、SOCS2和GADD45G三个核心SRG，其在MASLD肝组织中表达下调，与组织学特征和免疫改变相关。三基因特征在内部验证队列中AUC为0.771，在外部独立队列GSE135251中AUC达0.936，表现出良好的分类性能。在高脂饮食（HFD）诱导的肥胖小鼠中，GADD45G在mRNA和蛋白水平均显著降低，且F4/80阳性肝巨噬细胞中免疫反应性减弱。单细胞RNA测序分析进一步支持Gadd45g的巨噬细胞相关表达模式。在棕榈酸（PA）刺激的骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）中，GADD45G蛋白表达显著降低，而喜树碱和肉豆蔻醚处理可部分恢复其表达，并部分逆转PA诱导的衰老相关标志物（Cdkn1a、Cdkn2a）和巨噬细胞活化相关炎症标志物（TNF-α、IL-6、iNOS）的变化。该研究发表在《Biomolecules》期刊，为理解MASLD中衰老相关基因失调与免疫应激的关联提供了初步证据。
**三、关键技术方法**
研究主要采用了以下关键技术方法：（1）多数据集整合与批次效应校正：利用R软件"limma"包进行差异表达分析，使用"sva"包去除批次效应；（2）WGCNA：构建无标度共表达网络，鉴定与MASLD显著相关的基因模块；（3）三种机器学习算法（LASSO、SVM-RFE、随机森林）交叉筛选核心SRG；（4）CIBERSORT算法评估22种免疫细胞浸润比例；（5）单细胞RNA测序分析（GSE300744数据集）验证候选基因的细胞分布；（6）HFD诱导小鼠模型和PA刺激BMDMs进行实验验证；（7）分子对接预测GADD45G相关候选化合物。样本来源包括公开的GEO数据库人类肝脏转录组数据集和C57BL/6J小鼠模型。
**四、研究结果**
**4.1 差异表达基因鉴定、功能富集分析与免疫改变**
通过整合分析共鉴定出60个差异表达基因（DEGs），其中28个上调、32个下调。基因本体（GO）富集分析显示这些DEGs显著富集于脂肪细胞分化和T细胞活化等生物学过程，京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析突出JAK-STAT、PPAR和2型糖尿病等关键信号通路。CIBERSORT免疫浸润分析显示MASLD中促炎巨噬细胞和活化树突状细胞比例升高，初始B细胞比例降低。敏感性分析证实了转录组整合的稳健性。
**4.2 WGCNA鉴定MASLD相关关键模块**
以软阈值β=3构建无标度网络，共构建22个共表达模块。模块-性状相关分析显示黄色模块与MASLD状态呈最强正相关，绿色模块呈最强负相关。关键模块枢纽基因的功能富集显示显著富集于免疫激活、炎症反应和脂质代谢相关条目，KEGG分析突出TNF、NF-κB和细胞因子-细胞因子受体相互作用等关键通路。
**4.3 通过机器学习筛选核心SRG并构建三基因MASLD相关分子特征**
将SRGs、DEGs和WGCNA模块基因取交集获得10个重叠候选基因，三种机器学习算法进一步筛选出SOCS1、SOCS2和GADD45G三个核心SRG。构建的三基因分子特征的校准曲线显示预测与实际MASLD概率间具有良好一致性。ROC分析显示三基因特征在内部数据集AUC为0.771，在训练集（AUC=0.755）和测试集（AUC=0.77）中表现一致，并在三个独立GEO队列中进一步验证了稳健性。
**4.4 核心SRG与临床特征及免疫特征的相关性**
热图和箱线图显示SOCS1、SOCS2和GADD45G在MASLD样本中显著下调。Spearman相关分析显示这些基因与脂肪变性、炎症、NAS评分和纤维化等组织学特征相关，但与BMI和年龄无显著相关。功能富集分析显示这些基因主要参与JAK-STAT信号调控、受体信号通路和代谢过程。免疫相关分析显示三个基因与多种免疫细胞群（包括巨噬细胞相关亚群）显著相关。
**4.5 核心SRG在外部GEO数据集和HFD诱导MASLD小鼠中的表达**
外部验证中三基因特征在GSE135251队列中AUC达0.936（95%CI：0.868-0.989），敏感性83.01%，特异性90.00%。实验验证中，HFD喂养小鼠表现出体重增加、肝脏脂肪变性、NAS评分升高及血清ALT和AST水平升高。免疫组化显示GADD45G和SOCS2在HFD小鼠肝脏中表达显著降低，而SOCS1蛋白染色无显著差异。qRT-PCR显示三个基因mRNA水平均降低，Western blot证实SOCS2和GADD45G蛋白水平降低。HFD喂养增加了Cdkn1a、Cdkn2a、TNF-α、IL-6、CD86和CD206的表达，表明炎症和应激相关反应增强。
**4.6 GADD45G相关化合物鉴定与BMDM验证**
单细胞RNA测序分析显示GADD45G在肝脏不同细胞群中均有表达，并表现出巨噬细胞相关表达模式。分子对接分析预测GADD45G与喜树碱和肉豆蔻醚存在潜在相互作用，结合能分别为-8.0和-5.5 kcal/mol。免疫荧光分析显示GADD45G在F4/80阳性巨噬细胞和F4/80阴性细胞中均有检出。在PA刺激的BMDMs中，GADD45G蛋白表达显著降低，而喜树碱或肉豆蔻醚处理可部分恢复其表达，并部分逆转PA诱导的衰老相关标志物和炎症标志物变化。
**五、讨论总结与结论**
讨论部分指出，SOCS1和SOCS2是细胞因子信号的负反馈调节因子，主要通过抑制JAK-STAT通路发挥作用，其在MASLD中的下调可能破坏炎症调节的关键稳态检查点，导致STAT过度激活和促炎级联反应持续。GADD45G作为生长停滞和DNA损伤诱导家族成员，是细胞应激的典型传感器，其表达降低可能损害细胞修复损伤和管理应激的适应能力，降低细胞损伤和凋亡阈值。研究中观察到mRNA和蛋白水平变化不一致的现象，可能归因于复杂的转录后和翻译后调控机制，如SOCS1的泛素介导蛋白酶体降解。从转化角度看，喜树碱和肉豆蔻醚作为与GADD45G表达相关的化合物，可作为探索GADD45G在代谢应激条件下巨噬细胞相关反应中作用的化学探针。研究局限性包括：基于公开数据集的异质性、CIBERSORT推断免疫细胞比例的局限性、衰老评估的不全面性、以及HFD模型未能完全复制晚期MASH特征。研究结论为：SOCS1、SOCS2和GADD45G代表与MASLD和免疫相关改变相关的候选衰老相关分子特征，巨噬细胞相关的GADD45G减少及其在代谢应激条件下的调节提供了将衰老相关反应与MASLD中巨噬细胞相关变化联系起来的初步证据，但需通过全面的衰老评估和功能性遗传方法进一步确定这些基因在MASLD相关衰老生物学中的因果作用。
