基于盆腔器官脱垂相关衰老基因的GEO数据库和LASSO回归算法的生物信息学分析OA北大核心CSTPCD

目的:通过生物信息学技术筛选与盆腔器官脱垂(POP)密切相关的衰老基因,并阐明关键基因潜在的临床意义和价值。方法:利用基因表达汇编(GEO)数据库以“pelvicorgan prolapse”为关键词检索下载数据集GSE53868和GSE151188获取POP相关基因。从Aging Atlas数据库、CellAge数据库和人类衰老基因组资源(HAGR)数据库获取衰老相关基因,2组基因取交集得到POP相关衰老的差异表达基因(DEGs)。采用R 4.2. 1软件进行基因富集分析(GSEA)。采用注释可视化和集成发现(DAVID)数据库对DEGs进行基因本体论(GO)功能富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)信号通路富集分析,采用Cytoscape 3.9. 1软件构建蛋白-蛋白互作(PPI)网络,用cytoHubba插件筛选排名前10位的核心基因(Hub基因)。采用R软件CIBERSORT反卷积法分析22种免疫细胞在POP组和对照组患者中的浸润情况。采用LASSO回归算法进一步筛选关键基因,分析关键基因与免疫细胞浸润的相关性和诊断效能。结果:通过Aging Atlas、CellAge和HAGR数据库得到724个衰老相关基因,与POP表达谱取交集,提取到含624个基因的POP相关衰老基因表达矩阵,差异分析后得到29个POP相关DEGs,其中表达上调基因2个,表达下调基因27个。GSEA显示,上调通路主要是糖尿病和细胞衰老等通路,下调通路包括阿尔茨海默病和缺氧诱导因子1(HIF-1)信号通路等。GO功能富集分析主要富集于细胞对脂多糖的反应、炎症反应和细胞增殖的负向调节等生物学过程。KEGG信号通路富集分析主要是白细胞介素17 (IL-17)、肿瘤坏死因子(TNF)和核因子κB (NF-κB)信号传导途径。PPI网络分析得到白细胞介素6 (IL-6)、白细胞介素1B (IL-1B)、环氧合酶2 (PTGS2)和NF-κB抑制因子α (NFKBIA)等10个Hub基因。CIBERSORT反卷积法分析,中性粒细胞和活化的肥大细胞在POP组患者中浸润比例相对较大,且在相关性分析中活化的肥大细胞与大部分DEGs呈正相关关系(r>0.5),巨噬细胞与IL-1B呈明显正相关关系(r>0.6)。LASSO回归算法进一步筛选的10个关键基因中,Jun D原癌基因(JUND)、Snail同源物1 (SNAI1)、双调蛋白(AREG)、A型核纤层蛋白基因(LMNA)和超氧化物歧化酶2(SOD2)的诊断效能较高,受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)均大于0.750。结论:在衰老过程中,JUND、SNAI1、AREG、LMNA和SOD2基因可能通过炎症相关通路、转录调控、影响胶原蛋白分泌和代谢等多种途径参与POP病理生理过程,从而影响结缔组织支撑功能,促进POP的发生发展。