題目：鑒定乳酸化相關基因特征作為急性心肌梗死早期診斷的新型生物標志物

英文名：Identification of a lactylation-related gene signature as the novel biomarkers for early diagnosis of acute myocardial infarction

雜志：International Journal of Biological Macromolecules

影響因子：7.7/Q1

發表時間：2024年11月

研究背景： 心血管疾病，尤其是急性心肌梗死（AMI），是一個主要的全球健康問題。目前AMI的診斷方法缺乏敏感性和特異性，因此需要新的生物標志物進行早期檢測。本研究結果強調了LRGs作為潛在的早期AMI生物標志物，并為組蛋白乳酸化和單核細胞介導的心肌修復機制提供了見解。

研究思路：數據庫獲得AMI患者的RNA測序數據，通過篩選健康對照患者和AMI患者的差異表達基因（DEGs），結合加權基因共表達網絡分析（WGCNA），確定了與AMI相關的LRG。隨后，根據LRGs的表達水平，采用共識無監督聚類分析將患者分為兩個亞型，并比較它們之間的差異。在此之后，建立了一個預后模型并進行了外部驗證，以強調它們作為AMI早期診斷標志物的潛力。免疫浸潤分析進一步探索了AMI中乳酸化與單核細胞遠程激活之間的關系。最后，從Sprague-Dawley（SD）大鼠中分離出原代心肌細胞，并對其進行氧和葡萄糖剝奪治療，并通過qRT-PCR使用這些干預細胞進行了驗證。

圖1

研究結果：

1、DEGs的表達和AMI患者的功能分析

研究的工作流程如圖 1 所示。分析共鑒定出350個DEGs，包括288個上調基因和62個下調基因。熱圖顯示前30個上調基因和前30個下調基因。（圖2A、B）。GO和KEGG富集分析均顯示AMI患者細胞因子的調節受到顯著重視。此外，KEGG富集分析表明AMI患者脂質和動脈粥樣硬化、NF-κB、TNF和IL-17通路的強烈激活，表明與正常對照相比，炎癥反應、細胞死亡和細胞凋亡可能存在強烈的級聯反應（圖2C、D）。免疫微環境的差異進一步證實了這一觀察結果，與健康對照相比，AMI患者表現出中性粒細胞、活化肥大細胞、樹突狀細胞、單核細胞和NK細胞浸潤的百分比更高，適應性免疫相關細胞顯著下降。各種活化的免疫細胞顯示出顯著增加，這可能與急性期的炎癥狀態有關（圖2E、F）。

圖2

2、通過WGCNA鑒定樞紐基因預測AMI

對AMI患者和健康個體隊列進行了WGCNA。發現綠色模塊和灰色模塊與AMI密切相關（圖3A-E）。根據顯著性和相關系數超過0.5的264個基因進行篩選，鑒定出4個樞紐基因，SAT1、AMPD2、PYGL和SLC7A7（圖3F）。此外，對這些基因進行了GSEA和TF分析，以探索它們在研究條件下的功能作用和調節機制（圖4）。

圖3

圖4

3、基于樞紐基因的亞型建立和功能分析

無監督聚類分析將AMI患者分為兩個亞型，標記為AMI1和AMI2（圖5A）。所有4個樞紐基因在AMI2中均上調（圖5B）。隨后，比較了兩種AMI亞型之間免疫浸潤的差異。AMI1中靜息CD4記憶T細胞和T細胞γδ顯著升高，而AMI2中活化的NK細胞、單核細胞、活化肥大細胞和中性粒細胞顯著增加（圖5C）。根據兩項GSVA評估的結果，AMI2患者的免疫系統和炎癥反應更加活躍，細胞代謝活性增強（圖5D、E）。

圖5

4、機器學習診斷模型的構建和驗證

殘差圖、殘差的反向累積分布和ROC曲線的分析表明，與其他兩種方法相比，GLM表現出略高的準確性，顯示較低的殘差值和ROC曲線下的較大面積（圖6A-C）。利用GLM的計算結果開發AMI的預測列線圖（圖6D），其中每個基因單獨評分，并通過對分數求和獲得AMI發生的預測總分。決策曲線和校準曲線證明了其準確性（圖6E、F）。此外，對這4個樞紐基因進行了ROC分析，SAT1、PYGL和SLC7A7的AUC值均超過0.8，而AMPD2的AUC值minimum，為0.749，表明它們建立分類模型的準確性令人滿意（圖6G）。

圖6

5、樞紐基因與單核細胞活化有關

免疫浸潤分析和加權基因共表達網絡分析表明，棕色和紅色模塊在兩種方法中都成為最顯著的（圖7A、B）。隨后，將獲得的單核細胞相關基因與4個樞紐基因進行了比較，發現SLC7A7和PYGL可能是參與單核細胞心臟修復早期激活的關鍵基因（圖7C）。此外，通過CIBERSORT的驗證表明，這兩個基因正向調節單核細胞，并對適應性免疫細胞產生一些抑制作用（圖7D）。

圖7

6、缺血缺氧上調樞紐基因的RNA水平

為了實驗驗證AMI中所選基因的表達水平，對在正常條件下培養的NRVM和接受6小時葡萄糖-氧剝奪的NRVM進行了RNA提取，然后進行qRT-PCR。的研究結果顯示，在暴露于缺氧的NRVM中，AMPD2、PYGL、SLC7A7和SAT1的表達水平顯著升高（圖8），從而肯定了分析結果的可靠性。

圖8

總結：本文通過公共數據分析+下游驗證，揭示了乳酸化相關基因（LRGs）在急性心肌梗死（AMI）中的重要意義。文章方法易復現，傲星生物不僅具有豐富的分析經驗、還提供完善的下游驗證、機制研究服務，一對一專屬服務為您排憂解難，助您輕松應對畢業和晉升！