载抗生素PMMA骨水泥通过诱导膜形成促进糖尿病伤口愈合：一项转录组学与机制研究

《BMC Genomics》：Antibiotic-loaded PMMA bone cement promotes diabetic wound healing via induced membrane formation: a transcriptomic and mechanistic study

　　

摘要

糖尿病足溃疡（DFU）是糖尿病的一种常见并发症，会显著降低患者的生活质量。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）诱导膜疗法最初因其支持骨再生的作用而被认可，该疗法通过植入PMMA引发生物活性膜的形成，近年来因其在伤口愈合中的潜力而受到越来越多的关注。在这项初步探索性研究中，我们调查了DFU组织中PMMA诱导膜疗法相关的转录组变化。我们对人类DFU组织样本进行了核糖核酸测序（RNA-seq）、加权基因共表达网络分析（WGCNA）和机器学习技术，以鉴定与诱导膜形成和功能相关的差异表达基因（DEGs），并分析其在愈合过程中的潜在作用。基因表达分析使我们构建了基因共表达网络，揭示了18个不同的模块，其中青绿色模块与诱导膜形成的相关性最强。将诱导膜相关基因与不同条件下的差异表达基因进行整合，我们鉴定出422个重叠基因。功能富集分析显示，这些基因主要参与柠檬酸循环、呼吸电子传递以及通过化学渗透机制合成腺苷三磷酸（ATP）。鉴于有效的伤口愈合需要对这些基本过程进行协调调控，我们进一步寻求鉴定该基因集中最关键的调控节点。为此，我们采用了机器学习方法，包括随机森林（RF）、最小绝对收缩和选择算子（LASSO）回归和支持向量机-递归特征消除（SVM-RFE）。该整合策略鉴定出四个候选生物标志物基因：ATP合酶F1亚基delta（ATP5F1D）、小核核糖核蛋白D2多肽（SNRPD2）、核糖体蛋白L26（RPL26）和核仁复合体相关蛋白4同源物（NOC4L）。这些基因在功能上富集于线粒体能量代谢和蛋白质生物合成通路，提示其在支持诱导膜再生微环境中的潜在作用。总体而言，我们的发现强调了诱导膜在DFU愈合中的关键作用，并对其潜在的分子机制提出了假说。