pSS患者外周血和唇腺组织中差异表达基因生物学功能分析、关键基因筛选及唇腺组织中免疫细胞变化观察

摘要

目的基于GEO数据库数据分析原发性干燥综合征(pSS)外周血和唇腺组织中差异表达基因的生物学功能,筛选调控pSS发生发展的关键基因,并观察pSS患者唇腺组织中的免疫细胞变化情况。方法从GEO数据库获取pSS相关基因表达谱芯片GSE51092,利用R软件筛选出pSS患者外周血和唇腺组织中的差异表达基因,并进行GO功能富集分析、KEGG信号通路富集分析、基因集富集分析(GSEA),观察差异表达基因的生物学功能。通过STRING数据库构建差异表达基因的蛋白互作网络,利用Cytoscape软件筛选连接度值排序前10的差异表达基因。通过CIBERSORT反卷积算法获取22种免疫细胞的细胞占比,分析各类免疫细胞间的相关性,并观察pSS患者和健康人之间的免疫细胞浸润差异。结果筛选出282个差异表达基因。GO功能富集分析结果显示,差异表达基因在生物学过程中体现在病毒应答、病毒防御应答、Ⅰ型干扰素(IFN)信号通路传导等过程上;分子功能变化主要集中在双链RNA结合、翻译调节活性、NAD+ADP−核糖转移酶活性等功能上。KEGG信号通路富集分析发现,显著富集的信号通路包括冠状病毒(COVID)-19、人乳头瘤病毒感染、甲型流感等。GSEA分析结果显示,差异表达基因富集在免疫反应通路,包括对病毒的防御反应、对IFN-γ的应答、RIG-I样受体信号通路、调控破骨细胞分化等通路。连接度值排序前10的基因为STAT1、IRF7、CXCL10、MX1、ISG15、IFIT3、IFIH1、OAS1、OAS2、IFIT2。pSS患者唇腺组织中细胞占比较高的免疫细胞类型分别是M2巨噬细胞、M0巨噬细胞、M1巨噬细胞、幼稚B细胞、活化的CD4+T细胞、活化的NK细胞,其中活化的NK细胞与CD8+T细胞的细胞占比呈正相关关系(r=0.44,P<0.05),活化的记忆CD4+T细胞与Treg的细胞占比呈负相关关系(r=-0.54,P<0.05)。与健康人相比,pSS患者唇腺组织中活化树突状细胞(DC)的细胞占比显著增加(P<0.001),CD8+T细胞的细胞占比显著降低(P=0.038)。结论与健康人相比,pSS患者外周血和唇腺组织中有282个差异表达基因;差异表达基因与病毒感染、I型IFN信号通路传导、对病毒的防御反应等免疫反应通路有关,STAT1、IRF7、CXCL10等10个基因可能是pSS发生发展的关键调控基因。pSS患者唇腺组织中活化的NK细胞与CD8+T细胞的细胞占比正相关,活化的记忆CD4+T细胞与Treg的细胞占比负相关;与健康人相比,pSS患者唇腺组织中活化DC的细胞占比增加、CD8+T细胞的细胞占比降低。