胞葬相关基因UCP2、EGLN3、IL1B对骨关节炎的诊断价值及中药治疗预测:基于生物信息学及机器学习
向科霖1
章晓云2
黎征鹏1
徐志为2
刘素杰1
柴源3
1.广西中医药大学,广西 南宁 5300012.广西中医药大学附属瑞康医院,广西 南宁 5300113.广西中医药大学附属瑞康医院,广西 南宁 530011;南京中医药大学,江苏 南京 210023
摘要：目的 基于生物信息学与机器学习法,筛选骨关节炎中与胞葬作用相关的关键基因,探讨其诊断价值、免疫微环境特征及潜在中药治疗靶点.方法 从GEO数据库获取骨关节炎数据集GSE55235、GSE55457和GSE117999,其中GSE55235作为训练集,GSE55457和GSE117999作为验证集.从GeneCards数据库获取胞葬相关基因集.通过差异表达分析筛选骨关节炎差异基因,并与胞葬基因取交集获得胞葬相关差异基因.对差异基因进行GO和KEGG富集分析.采用随机森林、LASSO回归和SVM三种机器学习算法筛选特征基因,并通过ROC曲线评估其诊断效能.通过qRT-PCR实验在大鼠骨关节炎模型中验证特征基因表达,利用CIBERSORT解析免疫细胞浸润情况,采用GSEA分析特征基因相关通路,运用Coremine数据库预测与特征基因相关的中药.结果 共筛选出959个OA差异基因,其中15个与胞葬作用相关.GO和KEGG分析显示这些基因主要富集于白细胞迁移、细胞外基质、炎症通路等.机器学习筛选出UCP2、EGLN3和IL1B三个特征基因,其在训练集和验证集中均表现出良好的诊断能力.qRT-PCR显示部分特征基因表达趋势存在差异(P<0.05).免疫浸润分析显示静止肥大细胞、休眠记忆CD4+T细胞和活化的肥大细胞在骨关节炎患者和健康人群的浸润差异显著(P<0.05).GSEA提示特征基因与脂肪细胞因子信号通路、硫代谢和剪接体通路密切相关.中药预测获得100味中药,以补虚、清热、活血化瘀类为主,包括枸杞子、淫羊藿、生地黄、苦参、川芎、牛膝等.结论 胞葬相关基因在骨关节炎发病中起重要作用,UCP2、EGLN3、IL1B基因对骨关节炎具有诊断价值,预测出的枸杞子、淫羊藿、生地黄、苦参、川芎、牛膝等中药可能是防治骨关节炎的潜在药物.
关键词：骨关节炎胞葬作用生物信息学机器学习中药预测
资助基金：广西高校中青年教师科研基础能力提升项目(2024KY0300)广西中医药大学校级科研项目(2023QN010)广西中医药大学大学生创新训练项目(X202410600062)
论文发表日期：2026-03-20
在线出版日期：2026-04-01（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 693-706 )
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