糖尿病足溃疡差异表达基因的筛选与功能分析及临床验证

摘要：

目的:筛选糖尿病足溃疡（DFU）的差异表达基因（DEG）并对其进行功能分析与临床验证，以期为慢性难愈性创面的表观遗传学治疗奠定理论基础。方法:采用观察性研究方法。选取基因表达综合数据库（GEO）中的DFU患者基因表达谱数据集GSE80178，采用GEO2R工具分析筛选数据集中3个正常皮肤组织样本与6个DFU组织样本之间的DEG。对筛选出的DEG，采用R语言程序包中ClusterProfiler、org.Hs.eg.db、GOplot和ggplot2分别进行生物学过程、分子功能、细胞组分的基因本体论（GO）富集分析和京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析；采用STRING数据库进行蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）分析，筛选DEG中的关键基因，用Cytoscape 3.9.1软件中Cytohubba插件进行关键基因的GO富集分析。取厦门大学附属翔安医院2018年9月—2021年3月收治的15例DFU患者（男7例、女8例，年龄55~87岁）的DFU组织和15例急性创面患者（男6例、女9例，年龄8~52岁）术后弃用的正常皮肤组织，分别采用实时荧光定量反转录PCR法与免疫组织化学法检测富含脯氨酸的小重复蛋白1A（SPRR1A）和晚期角质化包膜蛋白3C（LCE3C）的mRNA与蛋白表达。对数据行独立样本
t检验。
结果:与正常皮肤组织比较，从DFU患者DFU组织中筛选出492个差异表达显著的DEG（校正
P<0.05或校正
P<0.01），包括363个上调DEG和129个下调DEG。GO术语分析显示，DEG在皮肤发育、角质形成细胞（KC）分化、角质化、表皮发育、表皮细胞分化等方面显著富集（校正
P值均<0.01）；KEGG通路分析显示，DEG在肿瘤相关微小RNA、Ras相关蛋白1信号通路和多能干细胞调控信号通路等方面显著富集（校正
P值均<0.01）。PPI分析显示，内披蛋白、
SPRR1A、
SPRR1B、
SPRR2B、
SPRR2E、
SPRR2F、
LCE3C、
LCE3E、角蛋白16（均为下调DEG）和丝聚蛋白（为上调DEG）为从DFU患者DFU组织中筛选出的DEG中的关键基因，其显著富集于角质化、KC分化、表皮细胞分化、皮肤发育、表皮发育、多肽交联等GO术语（校正
P值均<0.01）。DFU患者DFU组织中SPRR1A和LCE3C的mRNA表达量分别为0.588±0.082与0.659±0.098、蛋白表达量分别为0.22±0.05与0.24±0.04，分别明显低于急性创面患者正常皮肤组织的1.069±0.025与1.053±0.044（
t值分别为20.91、13.66，
P值均<0.01）、0.38±0.04与0.45±0.05（
t值分别为9.69、12.46，
P值均<0.01）。
结论:相较于正常皮肤组织，DFU患者DFU组织中存在DEG谱，且DEG显著富集于KC分化及角蛋白功能方面；关键DEG与KC生物学功能相关，在DFU患者DFU组织中的低表达可能阻碍溃疡愈合。

关键词：糖尿病足、溃疡、计算生物学、创面修复、愈合机制、差异表达基因

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资助基金：陕西省重点研发计划S2021-YF-YBSF-0936;西安市卫生健康委员会基金项目2020yb21，2022yb03，2022yb04，2022yb05;福建医科大学附属协和医院2020年省重点实验室开放课题XHZDSYS202004;Key Research and Development Plan of Shaanxi Province of ChinaS2021-YF-YBSF-0936;Xi'an Health Commission Fund Project2020yb21, 2022yb03, 2022yb04, 2022yb05;2020 Provincial Key Laboratory Open Project of Fujian Medical University Affiliated Union HospitalXHZDSYS202004

在线出版日期：2023-05-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：944-951