关键词:
脊柱炎,强直性
甘草
附子
生物信息学
白细胞介素-10
芳基烃受体
免疫相关基因
网络药理学
分子对接
摘要:
目的基于生物信息学、网络药理学和分子对接探究甘草附子汤治疗强直性脊柱炎(AS)的机制。方法从GEO数据库检索2023年7月以前与AS相关的基因表达谱数据获得GSE25101、GSE73754基因芯片,在R语言中对2个芯片进行整合,利用limma包筛选差异表达基因(DEGs),同时在GenegCards、Msigdb、IMMPort 3个数据库中下载免疫相关基因并取交集。基于DEGs与3个数据库免疫相关基因的交集取交集,再筛选出相关免疫-差异表达基因(IDEG)的相关矩阵;通过构建风险模型判断IDEG的诊断效果,选择LASSO回归模型识别AS预测的特征基因,并绘制校准曲线和决策曲线,Cox比例风险回归模型分析结果使用森林图展现;采用受试者操作特征曲线(ROC曲线)验证风险模型和特征基因的表达;将DEGs和IDEG导入String数据库得到蛋白质-蛋白质相互作用(PPI),使用Cytoscape软件进行分析并进行可视化;利用clusterProfiler包对IDEG进行基因本体(GO)和京都基因和基因组数据库(KEGG)富集分析,筛选出特征基因。然后,利用CIBERSORT反卷积法分析16个基因与22种免疫细胞的相关性;基于TCMSP、Uniprot数据库中搜索甘草附子汤的中药活性成分及其药物靶点,利用DisGeNET、Gene‑Cards数据库检索疾病靶点,取中药靶点及疾病靶点交集后导入String数据库,使用Cytoscape软件构建疾病基因与药物共有靶点及靶点蛋白互作网络,最终,使用Autodock、Pymol进行分子对接并可视化。结果GSE25101和GSE73754并集后共得到190个DEGs,筛选出16个IDEG:CXCL8、HLA-DQA1、MMP9、TGFBR3、S100A12、PRF1、KIR2DL4、CARD11、HLA-C、ADM、ADRB2、CD81、IL2RB、APOBEC3A、KIR2DL3、CXCR1;在风险模型中,使用LASSO算法从16个基因中识别出9个最具影响力的特征基因系数,校准曲线显示,线图模型预测与理想模型预测几乎相同,并且决策曲线分析或复合遗传模型中的单一预测风险评分优于随机模型中的单一预测风险评分,9个特征基因总ROC曲线下面积(AUC)值为0.91,单个特征基因AUC值均大于0.60;将其得到的蛋白ID导入PPI得到其9个潜在靶点:CXCL8、HLA-DQA1、MMP9、TGFBR3、CARD11、HLA-C、ADRB2、CD81、IL2RB。富集分析显示,分子功能(MF2)中的富集最突出的项目是免疫受体活性、细胞因子结合、主要组织相容性复合物(MHC)Ⅱ类蛋白复合物结合等;细胞组分(CC)中的富集最突出的项目是MHC蛋白复合体、内质网膜管腔侧的整体成分、内质网膜的腔侧等;生物过程(BP)中的富集最突出的项目是受体介导的内吞作用、受体内在化、G蛋白偶联受体信号通路的负调控、白细胞移动等。免疫浸润结果显示,AS病人的巨噬细胞M2、静息态树突状细胞、记忆B细胞、T细胞CD4记忆激活、T细胞滤泡辅助性T细胞均低于对照组病人;AS病人的中性粒细胞、单核细胞、嗜酸细胞(EOS)、激活的树突状细胞均高于对照组病人;基于甘草附子汤,在TCMSP中共获得342个活性成分,两个数据库取交集后得到43个疾病靶点,与甘草附子汤取交集靶点后得到共同靶点5个,即酪氨酸蛋白磷酸酶非受体22型(PTPN22)、嘌呤霉素敏感的氨基肽酶(NPEPPS)、一氧化氮合酶2(NOS2)、白细胞介素-10(IL-10)、芳基烃受体(AHR),将5个共同靶点导入Cytoscape得到2个核心靶点,即IL-10、AHR,同时活性成分丁香酚与IL-10、AHR对接结合能分别为−17.70 kJ/mol、−17.03 kJ/mol,胱氨酸与IL-10、AHR对接结合能分别为−11.67 kJ/mol、−13.47 kJ/mol。结论IL-10、AHR是参与甘草附子汤调节AS的关键靶点,同时甘草附子汤通过多成分、多靶点治疗AS。