A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
بحثت هذه الدراسة في العلاقات بين مرض الكبد الدهني غير الكحولي (NAFLD) واحتشاء عضلة القلب (MI) من خلال الجينات المعبر عنها ، وتحديد Thrombospondin 1 (THBS1) كمؤشر حيوي. كشف تحليل التسلل المناعي عن خلايا CD8 + T والعدلات كعوامل رئيسية ، حيث أظهر THBS1 إمكاناته كأداة تشخيصية ل NAFLD و MI.
يعد مرض الكبد الدهني غير الكحولي واحتشاء عضلة القلب عبئا صحيا رئيسيا مع انتشار ووفيات كبيرة. هدفت هذه الدراسة إلى استكشاف الجينات المعبر عنها بشكل مشترك لفهم العلاقة بين NAFLD و MI وتحديد المؤشرات الحيوية الحاسمة المحتملة ل MI المرتبط ب NAFLD باستخدام المعلوماتية الحيوية والتعلم الآلي. تم إجراء تحليل التخصيب الوظيفي ، وتم إنشاء مخطط شبكة تفاعل البروتين المشترك بين البروتين (PPI) ، وتم استخدام تقنيات التخلص من الميزة المتكررة لآلة ناقلات الدعم (SVM-RFE) وأقل تقنيات انكماش مطلق ومشغل الاختيار (LASSO) لتحديد جين واحد معبر عنه تفاضليا (DEG) ، Thrombospondin 1 (THBS1). أظهر THBS1 أداء قويا في التمييز بين مرضى NAFLD (AUC = 0.981) ومرضى MI (AUC = 0.900). كشف تحليل التسلل المناعي عن انخفاض ملحوظ في خلايا CD8 + T ومستويات أعلى من العدلات في المرضى الذين يعانون من NAFLD و MI. كانت خلايا CD8 + T والعدلات فعالة في التمييز بين NAFLD / MI عن الضوابط الصحية. أظهر تحليل الارتباط أن THBS1 كان مرتبطا بشكل إيجابي مع CCR (مستقبلات الكيموكين) ، وفئة معقد التوافق النسيجي (فئة معقدة التوافق النسيجي الرئيسية) ، والعدلات ، والالتهاب ، و Tfh (الخلايا التائية المساعدة الجرابية) ، ويرتبط سلبا بالخلايا التائية CD8 + ، والنشاط المحلل للخلايا ، و TIL (الخلايا الليمفاوية المتسللة للورم) في مرضى NAFLD و MI. ظهر THBS1 كمؤشر حيوي جديد لتشخيص NAFLD / MI مقارنة بالضوابط الصحية. تشير النتائج إلى أن خلايا CD8 + T والعدلات يمكن أن تكون بمثابة سمات مناعية التهابية للتمييز بين المرضى الذين يعانون من NAFLD / MI عن الأفراد الأصحاء.
يعد مرض الكبد الدهني غير الكحولي (NAFLD) مشكلة صحية عامة رئيسية مع انتشار 25٪ -30٪ 1. تم الإبلاغ عن أن انتشار مرض الكبد الدهني غير الكحولي مرتفع بين مرضى السكري2. ومع ذلك ، فإن أهمية NAFLD في المرضى غير المصابين بالسكري ليست واضحة بعد. أشارت الدراسات إلى أن NAFLD يلعب دورا مستقلا في التسبب في تصلب الشرايين3،4. بالإضافة إلى ذلك ، أظهر التحليل التلوي أن مرض الكبد الدهني غير الكحولي يرتبط ارتباطا وثيقا بتكلس الشريان التاجي ، والخلل البطاني ، وتصلب الشرايين ، وقد ظهر كعامل خطر مستقل للقلب والأوعيةالدموية 5. لا تزال العلاقة بين مرض الكبد الدهني غير الكحولي وأمراض القلب والأوعية الدموية تتطلب مزيدا من التحقيق.
احتشاء عضلة القلب (MI) هو مرض كارثي يهدد الصحة ويفرض عبئا اقتصاديا كبيرا على المرضى وعائلاتهم في جميع أنحاءالعالم 6. يعد MI أيضا سببا رئيسيا للوفاة لدى مرضى NAFLD. أظهرت دراسة سريرية نشرت في المجلة الطبية البريطانية أن خطر الإصابة باحتشاء عضلة القلب لدى مرضى NAFLD أكبر بمقدار 1.17 مرة من المرضى غير المصابين بمرض الكبد غير الكحولي 7,8. حددت بعض الدراسات المسارات الجزيئية ، بما في ذلك الالتهاب والإجهاد التأكسدي والتمثيل الغذائي للدهون ، والتي تساهم في MI 9،10،11 المرتبط ب NAFLD. ومع ذلك ، فإن الآليات الأساسية التي تربط NAFLD و MI لا تزال غير واضحة. من الأهمية بمكان تحديد المؤشرات الحيوية الجديدة المتعلقة بتشخيص NAFLD و MI.
ويؤكد الانتشار المتزايد لمرض الكبد الدهني غير الكحولي، الذي يصيب شريحة واسعة من السكان، على وجود مشكلة صحية عمومية كبيرة، لا سيما بالنظر إلى ارتباطها بمرض السكري. ومع ذلك ، فإن تأثير NAFLD على المرضى غير المصابين بالسكري لا يزال غير مفهوم جيدا. تم تورط NAFLD في التسبب في تصلب الشرايين وهو معروف بأنه عامل خطر مستقل للقلب والأوعية الدموية ، حيث يرتبط ارتباطا وثيقا بتكلس الشريان التاجي ، والخلل البطاني ، وتصلب الشرايين. على الرغم من هذه الارتباطات ، فإن الآليات الدقيقة التي تجسر بين مرض الكبد الدهني غير الكحولي وأمراض القلب والأوعية الدموية مثل احتشاء عضلة القلب (MI) تتطلب مزيدا من التوضيح. يعد MI أحد الأسباب الرئيسية للوفيات في جميع أنحاء العالم ويفرض عبئا اقتصاديا كبيرا. خطر الإصابة بمرض الكبد الدهني غير الكحولي أعلى بشكل ملحوظ من أولئك الذين لا يعانون من مرض الكبد الدهني غير الكحولي ، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى فهم أعمق للمسارات الجزيئية التي تربط هذه الحالات. في حين تم اقتراح الالتهاب والإجهاد التأكسدي والتمثيل الغذائي للدهون كعوامل مساهمة ، إلا أن الآليات الدقيقة لا تزال غير واضحة. هناك حاجة ملحة لتحديد المؤشرات الحيوية الجديدة التي يمكن أن توفر رؤى حول تشخيص وإدارة MI المرتبط ب NAFLD.
وبالتالي ، في هذه الدراسة ، تم تنزيل مجموعات بيانات المصفوفات الدقيقة للحمض النووي الريبي ل NAFLD و MI من المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية - التعبير الجيني الشامل (NCBI-GEO ، انظر جدول المواد) لتحديد وتحليل تفاعل الجينات المعبر عنها تفاضليا (DEGs) بين NAFLD و MI. تحليل التخصيب ، بناء مخطط شبكة التفاعل بين البروتين والبروتين (PPI) ، دعم إزالة الميزة المتكررة لآلة المتجهات (SVM-RFE) ، وأقل خوارزميات انكماش مطلق ومشغل الاختيار (LASSO) تم استخدامها لتحديد جينات المحور12،13،14،15،16،17،18،19. تم إجراء تحليل التسلل المناعي لفحص الخلايا المناعية في مرضى NAFLD و MI. في النهاية ، تم دمج هذه الطرق لتوضيح العلاقة بين NAFLD و MI. يوضح الشكل 1 تسلسل التصميم المتبع في هذه الدراسة. من خلال الجمع بين المعلوماتية الحيوية والتعلم الآلي وتحليل التسلل المناعي ، تهدف هذه الدراسة إلى المساهمة في تطوير منصة جديدة لدعم القرار الطبي.
المساهمات الرئيسية لهذه المقالة هي: (1) تحديد الجينات المعبر عنها بشكل مشترك: تسلط الدراسة الضوء على العلاقة بين NAFLD و MI من خلال تحديد الجينات المعبر عنها بشكل مشترك ، مما يوفر فهما أعمق للروابط الجزيئية بين هذين الحالتين. (2) تطبيق المعلوماتية الحيوية والتعلم الآلي: باستخدام تقنيات المعلوماتية الحيوية والتعلم الآلي ، بما في ذلك التخلص من الميزات المتكررة للآلة المتجهة الداعمة (SVM-RFE) 17 ومشغل الانكماش والاختيار المطلق الأقل (LASSO) 19 ، تحدد الدراسة THBS1 كجين معبر عنه تفاضليا. يظهر THBS1 أداء عاليا في التمييز بين مرضى NAFLD و MI عن الضوابط الصحية. (3) تحليل التسلل المناعي: تجري الدراسة تحليلا للتسلل المناعي ، وكشفت عن مستويات أقل بكثير من خلايا CD8 + T ومستويات أعلى من العدلات في المرضى الذين يعانون من NAFLD و MI. (4) تحليل الارتباط: يوضح البحث أن THBS1 يرتبط ارتباطا إيجابيا بالعديد من العوامل المناعية ، بما في ذلك CCR (مستقبلات الكيموكين) ، معقد التوافق النسيجي الكبير من الفئة الأولى (مركب التوافق النسيجي الرئيسي من الفئة الأولى) ، العدلات ، التهاب ، وخلايا Tfh (مساعد البصيلات). يرتبط سلبا بالخلايا التائية CD8 + ، والنشاط المحلل للخلايا ، والخلايا الليمفاوية المتسللة للورم (TIL).
يتم سرد تفاصيل قواعد البيانات وروابط الويب والبرامج/الحزم المستخدمة في جدول المواد. وترد معلمات المحاكاة المستخدمة في الجدول 1.
1. الحصول على مجموعات بيانات المصفوفات الدقيقة للحمض النووي الريبي
2. تحديد DEGs
3. تحليل التخصيب
4. تحليل PPI عن طريق إنشاء شبكات PPI
5. فحص DEGs لمركز المرشحين من خلال تطبيق خوارزميات التعلم الآلي
6. بناء منحنى ROC لتقييم الأداء التشخيصي
7. تحليل التسلل المناعي لاستكشاف التسلل المناعي
8. التحليل الإحصائي
يتم تقديم النتائج الرئيسية للدراسة المقترحة هنا ، بما في ذلك التحليلات المختلفة التي أجريت لتوضيح الآليات الجزيئية الكامنة وراء NAFLD و MI.
تحديد DEGs
في مجموعة البيانات GSE89632 ، تم تحديد 76 جينا منظما و 20 جينا منظما على أنها NAFLD-DEGs (الشكل 2 ب
الطريقة الموصوفة في هذه الدراسة لها آثار مهمة على البحث في الآليات الجزيئية الكامنة وراء NAFLD و MI. من خلال تحديد المؤشرات الحيوية الرئيسية مثل THBS1 ، يقدم البروتوكول المقترح أهدافا محتملة لكل من التدخلات التشخيصية والعلاجية. يمكن توسيع هذا النهج ليشمل الأمراض المعقدة الأخ...
اي.
تم دعم هذه الدراسة من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (رقم 62271511 ، U21A200949) ، ومؤسسة يوكاي للمستشفى العام لقيادة المسرح الجنوبي (2022NZC011) ، ومشروع برنامج قوانغتشو للعلوم والتكنولوجيا (2023A03J0170) ، والمركز الوطني للبحوث السريرية لطب الشيخوخة (NCRCG-PLAGH-2023006) ومؤسسة قوانغدونغ للبحوث الأساسية والتطبيقية (رقم 2020A1515010288 ، رقم 2021A1515220101).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Cytoscape | Cytoscape Consortium | Version 3.6.1 | Used for visualizing protein-protein interaction (PPI) networks |
MI dataset GSE66360 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/). | NCBI-GEO database | - | To collect RNA microarray datasets for analysis |
R package clusterProfiler | Bioconductor | - | Used for GO, KEGG, and DO enrichment analyses |
R package ggplot2 | CRAN | - | Used for creating Venn diagrams and other visualizations |
R package GSEABase | Bioconductor | - | Used in conjunction with GSVA for gene set enrichment analysis |
R package GSVA | Bioconductor | - | Used for single-sample gene set enrichment analysis (ssGSEA) |
R package limma | Bioconductor | - | Used for identifying differentially expressed genes (DEGs) |
R package pheatmap | CRAN | - | Used for generating heatmaps |
R package venn | CRAN | - | Used for creating Venn diagrams |
RNA microarray datasets (GSE66360, GSE89632) | NCBI-GEO | - | Publicly available RNA microarray datasets used for analysis |
RStudio | RStudio, PBC | Version 1.4.1717 | Integrated development environment for R |
String database | STRING (www.string-db.org/) | - | Online tool for constructing PPI networks |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved