线粒体-免疫交互作用在脓毒症进展中的机制探索:生物信息学揭示MSRB2、TSPO和BLOC1S1的诊断价值与免疫浸润动态

【字体: 时间:2025年09月27日 来源:European Journal of Medical Research 3.4

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  本研究针对脓毒症诊断缺乏特异性分子标志物及线粒体-免疫机制不明的问题,通过整合GEO与MitoCarta3.0数据库,结合WGCNA、机器学习与免疫浸润分析,发现MSRB2、TSPO和BLOC1S1为核心线粒体相关差异基因,构建的诊断模型AUC达0.886。研究揭示了脓毒症中性粒细胞浸润增强、免疫抑制亚型特征,并通过qRT-PCR验证基因表达,为脓毒症分型诊疗和靶向治疗提供新策略。

  
脓毒症是一种危及生命的器官功能障碍综合征,全球每年约4900万人受累,死亡率高达20%。其病理机制复杂,传统诊断依赖SOFA评分和临床指标,但缺乏特异性。近年来,线粒体功能障碍被证实与脓毒症免疫紊乱密切相关——线粒体不仅是能量工厂,更参与免疫细胞活化、分化及炎症调控。线粒体损伤会导致活性氧(ROS)堆积、细胞凋亡和免疫抑制,但线粒体相关基因(MitoDEGs)在脓毒症中的表达模式及免疫浸润特性尚未系统揭示。
为解决这一问题,Meng等人在《European Journal of Medical Research》发表研究,通过整合多组学数据与机器学习,深入探索脓毒症中线粒体与免疫的交互机制。研究利用GEO数据库的6个数据集(包括GSE32707、GSE69528等)和MitoCarta3.0线粒体基因集,通过差异表达分析、WGCNA模块构建、免疫浸润评估(CIBERSORT算法)及LASSO/随机森林模型筛选关键基因,并通过qRT-PCR实验验证结果。
研究首先从162例脓毒症和62例正常样本中鉴定出145个线粒体相关差异表达基因(MitoDEGs),WGCNA分析显示midnight blue模块与脓毒症最相关(r=0.5, p=1.5e-15)。进一步筛选出15个脓毒症相关MitoDEGs(Se-MitoDEGs),其中MSRB2、TSPO、BLOC1S1等13个基因显著上调,THNSL1下调。免疫浸润显示脓毒症患者中性粒细胞、活化肥大细胞、M0巨噬细胞浸润增加,而CD8+ T细胞、静息NK细胞等减少。
通过无监督聚类,脓毒症被分为两个亚型:C1(83例)和C2(79例)。C2亚型高表达多数Hub基因,免疫浸润水平低,免疫评分差,且与哮喘、TNF受体信号通路相关;C1则与p53通路、IL-1受体结合相关。机器学习筛选出MSRB2、TSPO、BLOC1S1三个核心基因,构建的列线图诊断模型在训练集和验证集AUC分别为0.886和0.866。生存分析发现外周血TSPO低表达和MSRB2高表达与28天存活率负相关。qRT-PCR实验证实脓毒症患者中这三个基因均显著高表达。
功能分析表明,MSRB2高表达富集于NF-κB和TLR4信号通路,TSPO低表达关联PI3K/AKT和CTLA4通路,BLOC1S1则参与凋亡调控。调控网络预测了MAZ、KLF8等转录因子及21个miRNA的相互作用,CTD数据库提示雌二醇(Estradiol)、匹立尼酸(pirinixic acid)和丙戊酸(Valproic acid)可能作为靶向治疗药物。
该研究首次系统揭示了脓毒症中线粒体相关基因的表达模式与免疫微动态的关联,提出的MSRB2、TSPO和BLOC1S1不仅作为诊断标志物,还为脓毒症亚型分層、免疫治疗和药物开发提供了新方向。通过靶向线粒体-免疫串扰,未来有望改善脓毒症患者的免疫代谢紊乱和临床预后。
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