影響因子：8.44

關(guān)于非腫瘤生信琼掠，我們也解讀過很多，主要有以下類型

1 單個(gè)疾病WGCNA+PPI分析篩選hub基因停撞。
2 單個(gè)疾病結(jié)合免疫浸潤瓷蛙，熱點(diǎn)基因集，機(jī)器學(xué)習(xí)算法等戈毒。
3 兩種相關(guān)疾病聯(lián)合分析艰猬，包括非腫瘤結(jié)合非腫瘤，非腫瘤結(jié)合腫瘤或者非腫瘤結(jié)合泛癌分析
4 基于分型的非腫瘤生信分析
5 單細(xì)胞結(jié)合普通轉(zhuǎn)錄組生信分析

目前非腫瘤生信發(fā)文的門檻較低埋市，有需要的朋友歡迎交流

研究概述：

糖尿病性心肌病(DCM)是糖尿病常見的心血管并發(fā)癥之一冠桃，也是糖尿病患者死亡的主要原因之一。線粒體代謝和免疫炎癥是DCM發(fā)病的關(guān)鍵道宅，但它們在DCM中的相互作用仍懸而未決食听。

本研究利用生物信息學(xué)方法探討了線粒體代謝和免疫微環(huán)境在DCM中的獨(dú)立作用及相互作用胸蛛，首先從GEO的3個(gè)DCM相關(guān)微陣列數(shù)據(jù)集中獲得了DEGs，發(fā)現(xiàn)DEGs富集于線粒體代謝樱报、免疫炎癥和膠原合成相關(guān)通路葬项，為驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)建立了DCM大鼠模型，全文旨在分析線粒體代謝和免疫失調(diào)在DCM發(fā)生發(fā)展中的調(diào)控作用肃弟，并探索相關(guān)靶點(diǎn)玷室。結(jié)果可能有助于更好地理解DCM中的線粒體代謝零蓉、免疫及其相互作用笤受。

流程圖：

研究結(jié)果：

一、DCM中的DEGs和功能富集分析

1. 將差異分析可視化為火山圖和熱圖(圖2a-f)敌蜂，與正常樣本相比箩兽，DCM樣本中：

GSE4745數(shù)據(jù)集中有293個(gè)DEGs，上調(diào)基因有149個(gè)章喉，下調(diào)基因有144個(gè);

GSE5606數(shù)據(jù)集中有544個(gè)DEGs汗贫，上調(diào)基因269個(gè)，下調(diào)基因275個(gè);

GSE6880數(shù)據(jù)集中有463個(gè)DEGs秸脱，其中上調(diào)基因262個(gè)落包，下調(diào)基因201個(gè)。

2. GSEA顯示摊唇，三個(gè)數(shù)據(jù)集中的DEGs主要參與脂質(zhì)和脂肪酸代謝及免疫相關(guān)通路咐蝇，包括脂質(zhì)代謝、PPARα對脂質(zhì)代謝的調(diào)控巷查、脂肪酸代謝有序、不飽和脂肪酸的生物合成、抗原加工和呈遞岛请、MHC II類抗原呈遞旭寿、內(nèi)源性配體對TLR的調(diào)控、補(bǔ)體激活(圖2g-n)崇败。

此外盅称，膠原合成唯灵、膠原原纖維組裝和氧化應(yīng)激相關(guān)途徑也被富集猿涨。

3. DEGs富集的GO通路分為生物過程(Biological Process, BP)赌渣、細(xì)胞成分(Cellular Component, CC)和分子功能(Molecular Function, MF)皂林，主要包括線粒體功能及成分堪藐、能量代謝宫患、炎癥免疫唁盏、缺氧及氧化還原反應(yīng)绪钥、膠原合成松申、胰島素敏感性等(圖3a-f)云芦。

4. DEGs富集的KEGG通路以線粒體代謝與功能俯逾、缺氧與氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)生成舅逸、免疫等通路為主(圖3g-l)桌肴。

二、DCM 中的線粒體相關(guān)DEGs

1. 在MitoCarta3.0數(shù)據(jù)庫中檢索線粒體相關(guān)基因琉历，在3個(gè)數(shù)據(jù)集中選取與DEGs重疊的基因作為MitoDEGs（MitoCarta3.0數(shù)據(jù)庫收錄了1136個(gè)人類和1140個(gè)小鼠的蛋白編碼基因坠七，這些基因均定位在線粒體定位上）。GSE4745數(shù)據(jù)集有32個(gè) (15個(gè)上調(diào)旗笔，17個(gè)下調(diào))彪置， GSE5606數(shù)據(jù)集有34個(gè) (18個(gè)上調(diào)，16個(gè)下調(diào))蝇恶， GSE6880數(shù)據(jù)集有25個(gè) (14個(gè)上調(diào)拳魁，11個(gè)下調(diào))(圖4c-e)。

2. 將每個(gè)數(shù)據(jù)集的MitoDEGs進(jìn)行組合撮弧，得到67個(gè)重疊的MitoDEGs潘懊，與正常樣本相比，DCM樣本中表達(dá)上調(diào)的基因有35個(gè)贿衍，表達(dá)下調(diào)的基因有32個(gè)授舟。

三、PPI網(wǎng)絡(luò)分析和樞紐線粒體相關(guān)DEGs識別

1. 使用STRING數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析67個(gè)MitoDEGs的PPI贸辈，并與Cytoscape進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)可視化(圖4f)释树。一個(gè)由9個(gè)節(jié)點(diǎn)和17個(gè)邊組成的模塊被鑒定為顯著性模塊(圖4g)，基因參與的模塊有：Acsl6裙椭、Acadsb躏哩、Decr1、Ivd揉燃、Oxct1扫尺、Gpam、Pdk4炊汤、Hmgcs2正驻、Acot2。

2. 利用插件CytoHubba的MCC算法抢腐，從PPI網(wǎng)絡(luò)中鑒定出10個(gè)候選樞紐基因姑曙，包括Cpt1a、Hsd17b4迈倍、Hmgcs2伤靠、Acadsb、Decr1啼染、Acot2宴合、Gpam焕梅、Oxct1、Acsl6和Ivd(圖4h)卦洽。

3. 結(jié)合上述結(jié)果贞言，最終獲得Acadsb、Hmgcs2阀蒂、Hsd17b4该窗、Gpam、Acot2蚤霞、Ivd酗失、Decr1、Cpt1a争便、Acsl6级零、Oxct1断医、Pdk4等11個(gè)候選樞紐基因滞乙。

四、Hub MitoDEGs與DCM/HF的關(guān)系及hub MitoDEGs -TFs- miRNAs調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

1. Cpt1a鉴嗤、Gpam斩启、Hmgcs2和Acadsb與DCM的相關(guān)性最高，而Cpt1a醉锅、Pdk4兔簇、Gpam和Hmgcs2與HF的相關(guān)性最高(圖5a，b)硬耍。

2. c圖是 TF-hub MitoDEGs調(diào)控網(wǎng)絡(luò):紅色方格為hub MitoDEGs垄琐，黃色圓點(diǎn)為19個(gè)轉(zhuǎn)錄因子。對樞紐MitoDEGs的miRNA進(jìn)行預(yù)測经柴，生成一個(gè)包含299個(gè)節(jié)點(diǎn)和569條邊的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)(圖5d)：紅色方格代表hub MitoDEGs狸窘，紫色圓點(diǎn)代表miRNA。

3. 有三種miRNAs坯认，包括①與Ivd翻擒、Acsl6、Acot2和Hmgcs2相互作用的miR-298-5p;

②與Oxct1牛哺、Ivd陋气、Cpt1a和Acsl6相互作用的miR-30c-1-3p;

③與Oxct1、Cpt1a引润、Acsl6和Hmgcs2相互作用的miR344b-5p巩趁。但還需要進(jìn)一步的驗(yàn)證。

五淳附、DCM中的免疫細(xì)胞浸潤

1. 使用ImmuCellAI算法分析得出DCM組與CON組9種免疫細(xì)胞心肌浸潤情況差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義议慰。DCM組中B細(xì)胞凰荚、邊緣區(qū)B和記憶B的含量更高，而CON組中顆粒細(xì)胞褒脯、樹突狀細(xì)胞便瑟、MoDC、cDC1番川、pDC和cDC2的含量更高(圖6a-c)到涂。

2. 進(jìn)一步分析DCM中浸潤的免疫細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞間存在多重相關(guān)性(圖6d)颁督。相關(guān)程度用分?jǐn)?shù)表示践啄。CD4 T細(xì)胞與幼稚CD4 T細(xì)胞的協(xié)同作用最強(qiáng)(0.99)，其次是CD4 T細(xì)胞與T輔助細(xì)胞(0.98)沉御，CD8 T cm與CD8 T ex (0.98)屿讽， 幼稚CD4 T與T輔助細(xì)胞(0.97)。

相比之下吠裆，幼稚 CD8 T與B細(xì)胞之間的競爭效應(yīng)最強(qiáng)(-0.72)伐谈，其次是pDC和Marginal Zone B (-0.69)，Naive CD8 T與Memory B(-0.69)试疙。

六诵棵、MitoDEGs/hub MitoDEGs與免疫細(xì)胞的關(guān)系

1. 圖7a, b顯示MitoDEGs有35個(gè)上調(diào)，32個(gè)下調(diào)祝旷。

2. 圖7c顯示在11個(gè)樞紐MitoDEGs中：

Pdk4與邊緣區(qū)B呈正相關(guān)履澳，而與cDC2, MoDC和pDC呈負(fù)相關(guān)。

Oxct1與pDC和CD8 Tem呈正相關(guān)怀跛，Ivd與CD8 Tem呈正相關(guān)距贷，

Hsd17b4與邊緣區(qū)B、M2巨噬細(xì)胞呈正相關(guān)吻谋，與cDC2忠蝗、MoDC、pDC呈負(fù)相關(guān);

Hmgcs2與邊緣區(qū)B滨溉、M2巨噬細(xì)胞呈正相關(guān)什湘，與粒細(xì)胞、cDC2呈負(fù)相關(guān);

Gpam與樹突狀細(xì)胞晦攒、粒細(xì)胞闽撤、cDC1和MoDC呈負(fù)相關(guān);

Decr1與邊緣區(qū)B、M2巨噬細(xì)胞呈正相關(guān)脯颜，與粒細(xì)胞、cDC2闸餐、pDC呈負(fù)相關(guān);

Cpt1a與樹突狀細(xì)胞饱亮、cDC1、MoDC和pDC呈負(fù)相關(guān);

Acsl6與pDC近上、嗜酸性粒細(xì)胞和CD8 T em呈正相關(guān);

Acot2與樹突狀細(xì)胞和cDC1呈負(fù)相關(guān)。

七拂铡、DCM大鼠的一般生物學(xué)和超聲心動圖特征

1. 造模過程中壹无，DCM組高脂飲食喂養(yǎng)的大鼠體重顯著高于CON組，且在注射STZ2周后開始有下降趨勢感帅，明顯低于組織采樣前的CON組(圖8a)斗锭。

2. STZ誘導(dǎo)1周后DCM組血糖開始升高，整個(gè)建模過程中血糖水平始終高于CON組(圖8b)失球。

3. 超聲心動圖顯示岖是，與CON組比較，DCM組EF%实苞、FS%明顯降低豺撑， LVIDs明顯升高。此外硬梁，兩組間LVIDd略有差異(圖8c-h)前硫。

4.與CON組相比，DCM組按體重標(biāo)準(zhǔn)化的心臟重量(HW/BW)和按脛骨長度標(biāo)準(zhǔn)化的心臟重量(HW/TL)均顯著增加(P < 0.05荧止，圖8i, j)。

八阶剑、DCM大鼠Hub MitoDEGs表達(dá)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

1. 使用qRT-PCR檢測跃巡，與CON組相比，DCM組Pdk4牧愁、Hmgcs2素邪、Decr1的表達(dá)顯著升高，而Ivd在DCM組的表達(dá)則顯著降低 (上圖8k)猪半。

2. 通過蛋白質(zhì)免疫印跡和免疫組化進(jìn)一步驗(yàn)證顯示兔朦，Pdk4、Hmgcs2磨确、Decr1沽甥、Ivd蛋白表達(dá)水平與mRNA表達(dá)水平一致 (上圖8l-n)。

九. Hub MitoDEGs與心功能的關(guān)系

1. 進(jìn)一步分析在DCM組和CON組中表達(dá)差異明顯的四種hub MitoDEGs (Pdk4乏奥、Hmgcs2摆舟、Decr1和Ivd)與EF%、FS%和LVIDs的相關(guān)性。

2. Pdk4的PCR循環(huán)數(shù)與EF%和FS%呈極顯著正相關(guān)恨诱，但與LVIDs呈極顯著負(fù)相關(guān);

Hmgcs2 媳瞪、Decr1的PCR循環(huán)數(shù)與EF%和FS%呈極顯著正相關(guān);

lvd的PCR循環(huán)數(shù)與EF%和FS%呈極顯著負(fù)相關(guān)，但與LVIDs呈極顯著正相關(guān) (圖8o)照宝。

總體上蛇受，表達(dá)上調(diào)的Pdk4、Hmgcs2厕鹃、Decr1和表達(dá)下調(diào)的DCM心肌組織中的Ivd與心功能降低高度相關(guān)龙巨。

研究總結(jié)：

本研究首次應(yīng)用線粒體蛋白質(zhì)組學(xué)權(quán)威數(shù)據(jù)庫MitoCarta 3.0獲取線粒體相關(guān)基因，通過綜合生物信息學(xué)分析熊响，確定了DCM和CON之間線粒體相關(guān)基因和免疫細(xì)胞浸潤的差異旨别；首次發(fā)現(xiàn)線粒體代謝與免疫微環(huán)境的相互作用，另外汗茄，4個(gè)樞紐基因Pdk4秸弛、Hmgcs2、Decr1洪碳、Ivd的篩選和驗(yàn)證為深入探索DCM免疫代謝和探索醫(yī)學(xué)干預(yù)的新靶點(diǎn)提供了新的思路递览。