COVID-19与翼状胬肉的共同致病机制:基于生物信息学分析与实验验证的免疫失调与病理增殖研究

【字体: 时间:2025年07月16日 来源:Hereditas 2.1

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  本研究通过生物信息学分析结合体外实验,揭示了COVID-19与翼状胬肉(Pterygium)在基因表达谱上的共同调控机制。研究人员筛选出ERP27、SYTL5、STXBP6等5个关键差异表达基因(DEGs),构建了包含8个转录因子(STAT3、GATA1等)和miR-384的调控网络,证实了SARS-CoV-2感染可能通过免疫失调促进翼状胬肉发展。该研究为理解病毒性眼表疾病提供了新视角。

  

在COVID-19大流行期间,科学家们发现SARS-CoV-2不仅攻击呼吸系统,还会引发眼表症状如结膜充血。与此同时,全球发病率达12%的翼状胬肉——这种以结膜异常增生为特征的炎症性眼病,其发病机制中环境因素与免疫紊乱的关联始终未明。一个关键问题浮出水面:这场席卷全球的病毒感染是否会通过免疫风暴加速翼状胬肉的发展?上海交通大学医学院附属第九人民医院的研究团队在《Hereditas》发表的研究给出了突破性答案。

研究团队运用生物信息学分析结合体外实验的策略。首先从GEO数据库获取SARS-CoV-2感染的眼表组织(GSE164073)和翼状胬肉样本(GSE51995)的转录组数据,通过edgeR标准化处理。采用GO、KEGG和GSEA进行功能富集分析,STRING构建蛋白质互作网络(PPI),Cytoscape筛选核心基因。实验验证采用TGF-β1诱导的人结膜成纤维细胞(HConFs)模型,通过siRNA敲降和qPCR检测基因表达。

功能富集揭示免疫调控枢纽
GO分析显示COVID-19相关基因显著富集于补体激活(GO:0006957)和NF-κB信号通路(hsa04064),KEGG提示细胞因子-细胞因子受体相互作用(hsa04060)是关键通路。GSEA发现翼状胬肉中角质化包膜形成和溶酶体功能通路激活,而Notch信号通路被抑制。这些发现暗示两种疾病共享免疫炎症调控节点。

核心基因网络的破译
通过交叉分析锁定5个共同DEGs:ERP27(内质网蛋白27)、SYTL5(突触结合蛋白样蛋白5)、STXBP6(突触结合蛋白6)、EXTL1(外生骨疣样糖基转移酶1)和DIO2(碘甲腺原氨酸脱碘酶2)。PPI网络进一步提取出SYTL5-STXBP6-ERP27核心模块,其共表达基因参与调控分泌通路和糖基化过程。

多层级调控网络构建
研究发现STAT3、GATA1等8个转录因子与hsa-miR-384形成调控轴。ROC曲线显示该基因组合对COVID-19(AUC=0.901)和翼状胬肉(AUC=1.000)具有优异诊断价值。实验验证中,TGF-β1刺激的HConFs重现了核心基因表达趋势:促炎因子IL-6、TNF-α升高伴随STXBP6上调,而siSTXBP6可显著抑制炎症和增殖标记物MKi67。

这项研究首次系统揭示了COVID-19与翼状胬肉的分子交叉对话。发现的核心基因网络不仅解释了病毒可能通过ACE2/TMPRSS2受体入侵眼表后引发的级联反应,更提示STAT3-miR-384轴可能是连接免疫失调与病理性增殖的"分子开关"。临床意义上,该研究为"长期COVID"眼表并发症的监测提供了生物标志物,并为开发靶向STXBP6的翼状胬肉治疗策略奠定理论基础。未来需要进一步探索这些分子在病毒持续感染与纤维化进展中的时空动态变化。

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