糖尿病足溃疡的hub基因及其生物学功能的生物信息学分析

• 作 者: 徐璠 芮顺利 罗珮绮 陈燕 马渝 邓武权
• 机 构: 重庆大学附属中心医院/重庆市急救医疗中心内分泌代谢科
• 出 处: 四川大学学报(医学版
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 糖尿病足溃疡 hub基因 生物学功能 生物信息学
• 基金项目: 国家自然科学基金（No.81500596）； 重庆市中青年医学高端人才工作室（No.ZQNYXGDRCGZS2021008）资助；

目的 通过对转录组测序数据的生物学分析探寻与糖尿病足溃疡发病以及愈合相关的关键（hub）基因及其生物学功能。方法 从GEO数据库筛选糖尿病足溃疡的数据集，数据标准化后再分组并进行生物信息学分析。分别对糖尿病足溃疡患者与非糖尿病足溃疡患者，以及糖尿病足溃疡患者慢性创面与急性创面的皮肤转录组测序数据进行组间差异表达基因鉴定、通路富集和蛋白质互作（PPI）分析，通过节点分析找到hub基因，并在测试集中以受试者工作特征（ROC）曲线验证筛选出的hub基因对糖尿病足溃疡的诊断效能。通过两组分析的交集基因再次进行通路富集以及PPI分析，筛选与糖尿病足溃疡创面愈合相关hub基因。最后对相关样本进行GSEA分析寻找全转录组基因在糖尿病足溃疡中可能的作用。结果 从糖尿病足溃疡与非糖尿病患者皮肤的测序分析中，得到上调的差异基因620个，下调的差异基因196个。这些基因的功能集中在萜类化合物和聚酮类化合物的代谢、分子和相互作用、磷脂酶D信号通路、丙酸酯代谢、PI3K-Akt信号通路、Toll样受体信号通路、嘧啶代谢、IL-17信号通路、Rap1信号通路等。PPI网络确定了10个hub基因，其中BGN、CCND1在测试集的ROC分析的曲线下面积为0.714、0.712。在糖尿病足溃疡慢性创面与急性创面的测序分析中筛选出了上调基因4 072个，下调基因911个，与糖尿病溃疡的差异基因有交集的基因372个。这些差异基因的功能集中在磷脂酶D信号通路、异种生物降解和能量代谢、谷胱苷酸代谢、嘧啶代谢、ErbB信号通路以及黑色素生成等信号通路。从PPI网络确定了7个hub基因。在GSEA分析中，戊糖和葡萄糖醛酸相互转化、同源重组、烟酸和烟酰胺代谢、神经活性配体受体相互作用、青少年发病的成年型糖尿病、丁酸代谢、赖氨酸降解、泛酸和辅酶A的生物合成、核黄素代谢、类固醇激素生物合成、缬氨酸亮氨酸和异亮氨酸降解等通路在糖尿病足溃疡与非糖尿病足溃疡患者中表现出了较大的表达差异。结论 生物信息学结果提示，BGN、CCND1是预测糖尿病足溃疡发生的潜在生物学标志物，CXCL12、TLR4、JAK2、PPARA、UBC、DCN、KDR、ARNTL是糖尿病足溃疡的hub基因，而CXCL8、CXCL12、TXN、SLIT3、KRT14、KIT、NEO1是糖尿病足慢性溃疡愈合相关的hub基因。