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通过 WGCNA 分析获得的神经性疼痛中枢基因的功能研究和双样本孟德尔随机化研究

2023-06-13 16:07 作者:275276  | 我要投稿

结果

我们首先从 GEO 数据库中获得了神经性疼痛数据集 ( GSE24982 ),并确定了神经性疼痛数据集的 DEG。与来自GSE24982数据集的正常组相比,我们在神经性疼痛组中确定了 691 个 DEG(449 个上调和 242 个下调)

基因在神经性疼痛和正常组之间差异表达。(A)用于GSE24982差异表达分析的火山图。(B) GSE24982差异表达分析的热图。蓝色代表下调基因,红色代表上调基因,黑色代表未分化基因。


 WGCNA网络构建及神经病理性疼痛相关模块识别

为了确定潜在的基因模块是否与神经性疼痛相关,我们对来自神经性疼痛相关数据集 ( GSE24982 ) 的所有候选基因进行了 WGCNA 分析。. 我们确定了五个不同的模块( 经过正相关系数的分析。最后在GSE24982数据集中筛选出模块turquoise

使用 WGCNA 识别 GEO 数据集中的神经性疼痛相关基因模块。(A) GSE24982数据集中所有基因的树状图基于拓扑重叠矩阵 (1-TOM) 进行聚类。聚类树中的每个分支代表一个基因,而共表达模块以不同颜色构建。(B) GSE24982数据集中聚类基因模块与神经性疼痛之间相关性的模块特征热图。每个模块包含相应的相关系数和p值。(C)模块青色的散点图与GSE24982数据集中的神经性疼痛具有最强的正相关性。

Go/KEGG 分析

寻找 WGCNA 衍生的中枢基因和 DEG 之间的共表达基因。我们最终筛选出 440 个重叠基因作为候选中枢基因,这些基因可能在神经性疼痛的发生和发展中发挥重要作用. 进行 GO 和 KEGG 分析以进一步探索这 440 个重叠基因的潜在作用. GO富集分析表明重叠基因主要影响细胞因子受体结合、趋化因子受体结合、细胞趋化性和JAK STAT级联正调控等生物学功能。KEGG富集分析显示重叠基因主要影响细胞因子-细胞因子受体相互作用、趋化因子介导的信号通路、PI3K AKT通路、趋化因子通路和化学致癌作用。

筛选并验证了候选中枢基因。(A)维恩图揭示了 440 个重叠的候选中枢基因。(B)候选中枢基因的 GO 富集分析。(C)候选中枢基因的 KEGG 通路分析。


中枢基因的 PPI 网络分析

我们使用 STRING 在线工具构建了重叠中心基因的 PPI 网络. 随后,使用 Cytoscape 软件可视化排名前十位的上调基因 简而言之,整理出了 IL2、SMELL、CCL4、CCR3、CXCL1、CCR1、HGF、CXCL2、GATA3 和 CRP。颜色越深,得分越高。

PPI网络建设。(A)重叠中心基因的 PPI 网络。(B)交互网络的核心基因是通过度ss算法得到的。

神经病理性疼痛风险预测列线图模型的构建

然后我们构建了一个列线图模型来预测神经性疼痛风险. 因此,我们的列线图模型在神经性疼痛预测中表现良好。随后,我们计算了五个中枢基因(IL2、SELL、CXCL1、CCL4 和 CCR3)的 ROC 曲线,以评估诊断效果。我们列线图的 AUC 可以区分神经性疼痛和对照IL2、SELL、CXCL1、CCL4、CCR3的AUC值分别为0.940、0.950、0.870、0.990。

使用列线图预测神经性疼痛的风险。(A)中心基因的诺模图模型。(B) ROC 曲线,用于评估列线图模型和每个中枢基因的诊断功效。

神经性疼痛中免疫细胞浸润的评估

由于 KEGG 通路分析和 GO 富集表明,这些中枢基因主要与趋化因子介导的通路相关。结果显示,与 IL2-low 组相比,IL2-high 组的 CD4+ 静息记忆 T 细胞、活化的 CD4+ 静息记忆 T 细胞和静息树突状细胞的浸润水平更高,而活化的 NK 细胞和嗜酸性粒细胞的浸润水平IL2-high 组低于 IL2-low 组 这些结果证明了免疫细胞浸润与中枢基因 IL2 在神经性疼痛中的直接关系。


IL2 在神经性疼痛中的免疫相关性。(A) 22种免疫细胞在所有神经病理性疼痛样本中的相对分布。(B)高表达和低表达 IL2 组之间免疫细胞浸润的差异。


 IL2 与神经性疼痛的风险存在因果关系

补充表 S3显示了 IL2 和三叉神经痛的 SNP 特征。所有 SNP 都不是弱工具变量。每种遗传变异对神经性疼痛的因果影响. 我们评估了 IL2 水平与三叉神经痛之间的因果关系。使用 IVW 方法,我们发现 IL2 与三叉神经痛的风险相关,OR 为 1.203(95% CI = 1.004–1.443,p = 0.045)。MR-Egger 方法未显示出显着的统计学意义 [OR = 1.023, 95% CI = 0.636–1.647, p = 0.925]。漏斗图的因果效应大致对称, MR Egger 回归的截距没有观察到水平多效性 ( p = 0.480), 进一步表明多效性没有使因果效应产生偏差,我们在去除每个 SNP 后,系统地对剩余的 SNP 再次进行 MR 分析。结果保持一致,表明所有 SNP 的计算结果使因果关系显着。这也说明IL2水平和三叉神经痛没有显性SNP,之前的MR结果是有效的。

孟德尔随机化研究结果。(A)显示 IL2 对三叉神经痛风险的因果影响的散点图。(B)森林图显示每个 SNP 对三叉神经痛风险的因果影响。(C)漏斗图可视化 MR 对 IL2 对三叉神经痛影响的估计的整体异质性。(D)留一法图可视化 IL2 在遗漏一个 SNP 时对三叉神经痛风险的因果效应。


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