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基于生物信息学和机器学习鉴定慢性阻塞性肺病合并肺动脉高压标志物及实验验证
1
作者
杨燕
陶春容
+2 位作者
朱佑君
张聪
李德峰
《陆军军医大学学报》
北大核心
2025年第9期948-958,共11页
目的 利用生物信息学筛选诊断慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)合并肺动脉高压(pulmonary arterial hypertension, PAH)的关键生物标志物,并验证其临床意义。方法 通过高通量测序数据分析鉴定了COPD合并PAH...
目的 利用生物信息学筛选诊断慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)合并肺动脉高压(pulmonary arterial hypertension, PAH)的关键生物标志物,并验证其临床意义。方法 通过高通量测序数据分析鉴定了COPD合并PAH的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),并通过功能富集分析探讨了这些基因的生物学功能。利用最小绝对收缩与选择算子(least absolute shrinkage and selection operator, LASSO)、随机森林(random forest, RF)、支持向量机递归特征消除(support vector machine-recursive feature elimination, SVM-RFE)机器学习方法筛选出5个潜在的生物标志物。通过单细胞分析揭示了关键基因在巨噬细胞中的表达模式。提取肺组织巨噬细胞进行细胞水平验证,观察肺PAH关键生物标志物表达差异。通过外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cells, PBMC)数据验证关键生物标志物临床意义。利用缺氧方法建立COPD合并PAH小鼠模型,将16只8周龄普通级COPD小鼠(雌雄不限,体质量20~22 g)按随机数字抽样法分为(n=8):缺氧组(氧浓度为10%±0.5%,COPD合并PAH组)和常氧组(COPD组)。使用免疫荧光技术标记关键生物标志物,计算表达情况。结果 COPD合并PAH筛选出28个DEGs(|Log_(2)FC|≥2, P<0.05)。功能富集分析显示,COPD合并PAH的DEGs与主要组织相容性复合体(majorhistocompatibility complex,MHC)Ⅱ和细胞分裂相关,参与溶酶体、氧化磷酸化及细胞周期通路(P<0.05)。机器学习得到5个潜在的生物标志物(GRN、KLF4、SHTN1、LRP1和GPNMB),进一步的单细胞分析揭示了这些标志物在疾病发展中存在逆向表达模式。从PBMCs中构建的诺模图模型,用于诊断COPD合并PAH[受试者操作曲线下面积(area under the subject curve,AUC)为0.907]。COPD合并PAH组GRN、KLF4、SHTN1、LRP1和GPNMB蛋白和基因显著高表达(P<0.05)。结论 本研究发现了GRN、KLF4、SHTN1、LRP1和GPNMB可作为COPD合并PAH预测和诊断的关键生物标志物,为COPD合并PAH的临床治疗提供了新的见解。
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关键词
慢性阻塞性肺病合并肺动脉高压
诊断标志物
机器学习
生物信息学分析
肺巨噬细胞
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职称材料
钙库操纵性钙内流参与调节血管内皮细胞增殖与迁移
被引量：
3
2
作者
王连友
杨杰
黄岚
《第三军医大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期424-429,共6页
目的利用体外培养的人脐静脉血管内皮细胞,初步探讨钙库操纵性钙内流(store-operated calcium entry,SOCE)对血管内皮细胞(endothelial cell,EC)功能的影响。方法培养于激光共聚焦培养皿的EC随机分为对照组和不同剂量(10、25、50、75、...
目的利用体外培养的人脐静脉血管内皮细胞,初步探讨钙库操纵性钙内流(store-operated calcium entry,SOCE)对血管内皮细胞(endothelial cell,EC)功能的影响。方法培养于激光共聚焦培养皿的EC随机分为对照组和不同剂量(10、25、50、75、100μmol/L)SOCE抑制剂(2-APB)干预组。干预组细胞以2-APB干预5 min后,检测各组细胞的SOCE强度(n=10)。培养于6孔板的细胞,根据实验目的,随机分为对照组和不同剂量(50、75、100μmol/L)的2-APB干预组。2-APB干预24 h后,以CCK-8检测各组EC的增殖功能(n=9)、以Transwell培养法检测各组EC的迁移功能(n=10)。2-APB干预2 h后,以Griess Reagent方法检测各组EC的NO产量(n=6)以及用Western blot方法检测各组EC的eNOS变化(n=3)。结果较低剂量的2-APB(10、25μmol/L)对SOCE有抑制趋势,但无统计学意义(P>0.05),较高剂量的2-APB(50、75、100μmol/L)能够显著抑制SOCE(P<0.05)。采用具有显著抑制作用浓度的2-APB(50、75、100μmol/L)抑制SOCE后,能够显著抑制EC的增殖能力(与对照组比较,EC的增殖分别下降33.2%、46.3%和61.2%,P<0.05)、迁移功能(与对照组比较,分别下降33.5%、54.3%和64.9%,P<0.05)、NO产量(与对照组比较,分别下降40.5%、61.9%和73.1%,P<0.05)以及eNOS的合成(与对照组比较,75和100μmol/L组分别下降45.1%和62.4%,P<0.05)。结论 SOCE参与调节EC的增殖和迁移功能,抑制SOCE能引起EC功能异常,此作用可能是通过抑制eNOS的合成实现。
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关键词
血管内皮细胞
内皮细胞功能异常
增殖
迁移
钙库操纵性钙内流
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职称材料
题名
基于生物信息学和机器学习鉴定慢性阻塞性肺病合并肺动脉高压标志物及实验验证
1
作者
杨燕
陶春容
朱佑君
张聪
李德峰
机构
陆军
军医大学
(
第三军医大学
)
第二
附属
医院
心
内科
陆军
军医大学
(
第三军医大学
)基础医学院实验动物学教研室
陆军
军医大学
(
第三军医大学
)
第二
附属
医院
临床医学研究中
心
出处
《陆军军医大学学报》
北大核心
2025年第9期948-958,共11页
基金
重庆市自然科学基金博士后科学基金(cstc2021jcyjbshX0071)。
文摘
目的 利用生物信息学筛选诊断慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)合并肺动脉高压(pulmonary arterial hypertension, PAH)的关键生物标志物,并验证其临床意义。方法 通过高通量测序数据分析鉴定了COPD合并PAH的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),并通过功能富集分析探讨了这些基因的生物学功能。利用最小绝对收缩与选择算子(least absolute shrinkage and selection operator, LASSO)、随机森林(random forest, RF)、支持向量机递归特征消除(support vector machine-recursive feature elimination, SVM-RFE)机器学习方法筛选出5个潜在的生物标志物。通过单细胞分析揭示了关键基因在巨噬细胞中的表达模式。提取肺组织巨噬细胞进行细胞水平验证,观察肺PAH关键生物标志物表达差异。通过外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cells, PBMC)数据验证关键生物标志物临床意义。利用缺氧方法建立COPD合并PAH小鼠模型,将16只8周龄普通级COPD小鼠(雌雄不限,体质量20~22 g)按随机数字抽样法分为(n=8):缺氧组(氧浓度为10%±0.5%,COPD合并PAH组)和常氧组(COPD组)。使用免疫荧光技术标记关键生物标志物,计算表达情况。结果 COPD合并PAH筛选出28个DEGs(|Log_(2)FC|≥2, P<0.05)。功能富集分析显示,COPD合并PAH的DEGs与主要组织相容性复合体(majorhistocompatibility complex,MHC)Ⅱ和细胞分裂相关,参与溶酶体、氧化磷酸化及细胞周期通路(P<0.05)。机器学习得到5个潜在的生物标志物(GRN、KLF4、SHTN1、LRP1和GPNMB),进一步的单细胞分析揭示了这些标志物在疾病发展中存在逆向表达模式。从PBMCs中构建的诺模图模型,用于诊断COPD合并PAH[受试者操作曲线下面积(area under the subject curve,AUC)为0.907]。COPD合并PAH组GRN、KLF4、SHTN1、LRP1和GPNMB蛋白和基因显著高表达(P<0.05)。结论 本研究发现了GRN、KLF4、SHTN1、LRP1和GPNMB可作为COPD合并PAH预测和诊断的关键生物标志物,为COPD合并PAH的临床治疗提供了新的见解。
关键词
慢性阻塞性肺病合并肺动脉高压
诊断标志物
机器学习
生物信息学分析
肺巨噬细胞
Keywords
chronic obstructive pulmonary disease with concomitant pulmonary arterial hypertension
diagnostic biomarkers
machine learning
bioinformatics analysis
pulmonary macrophages
分类号
R318.04 [医药卫生—生物医学工程]
R544 [医药卫生—心血管疾病]
R563.9 [医药卫生—呼吸系统]
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职称材料
题名
钙库操纵性钙内流参与调节血管内皮细胞增殖与迁移
被引量：
3
2
作者
王连友
杨杰
黄岚
机构
解放军第
陆军
军医大学
(
第三军医大学
)
第二
附属
医院
心
内科
出处
《第三军医大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期424-429,共6页
基金
重庆市博士后创新人才支持计划(渝人社办[2017] 356号)~~
文摘
目的利用体外培养的人脐静脉血管内皮细胞,初步探讨钙库操纵性钙内流(store-operated calcium entry,SOCE)对血管内皮细胞(endothelial cell,EC)功能的影响。方法培养于激光共聚焦培养皿的EC随机分为对照组和不同剂量(10、25、50、75、100μmol/L)SOCE抑制剂(2-APB)干预组。干预组细胞以2-APB干预5 min后,检测各组细胞的SOCE强度(n=10)。培养于6孔板的细胞,根据实验目的,随机分为对照组和不同剂量(50、75、100μmol/L)的2-APB干预组。2-APB干预24 h后,以CCK-8检测各组EC的增殖功能(n=9)、以Transwell培养法检测各组EC的迁移功能(n=10)。2-APB干预2 h后,以Griess Reagent方法检测各组EC的NO产量(n=6)以及用Western blot方法检测各组EC的eNOS变化(n=3)。结果较低剂量的2-APB(10、25μmol/L)对SOCE有抑制趋势,但无统计学意义(P>0.05),较高剂量的2-APB(50、75、100μmol/L)能够显著抑制SOCE(P<0.05)。采用具有显著抑制作用浓度的2-APB(50、75、100μmol/L)抑制SOCE后,能够显著抑制EC的增殖能力(与对照组比较,EC的增殖分别下降33.2%、46.3%和61.2%,P<0.05)、迁移功能(与对照组比较,分别下降33.5%、54.3%和64.9%,P<0.05)、NO产量(与对照组比较,分别下降40.5%、61.9%和73.1%,P<0.05)以及eNOS的合成(与对照组比较,75和100μmol/L组分别下降45.1%和62.4%,P<0.05)。结论 SOCE参与调节EC的增殖和迁移功能,抑制SOCE能引起EC功能异常,此作用可能是通过抑制eNOS的合成实现。
关键词
血管内皮细胞
内皮细胞功能异常
增殖
迁移
钙库操纵性钙内流
Keywords
vascular endothelial cells
endothelial cells dysfunction
proliferation
migration
store-operated calcium entry
分类号
R543 [医药卫生—心血管疾病]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于生物信息学和机器学习鉴定慢性阻塞性肺病合并肺动脉高压标志物及实验验证
杨燕
陶春容
朱佑君
张聪
李德峰
《陆军军医大学学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
钙库操纵性钙内流参与调节血管内皮细胞增殖与迁移
王连友
杨杰
黄岚
《第三军医大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2019
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