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溃疡性结肠炎（UC）与动脉粥样硬化（AA）关系密切但机制不明。研究人员通过分析 GEO 数据库中 UC 和 AA 的基因表达数据，识别出 105 个差异表达基因（DEGs）及 16 个枢纽基因。这为揭示二者发病机制、开发诊疗策略提供了新方向。
在人体这个复杂的 “小宇宙” 里，溃疡性结肠炎（Ulcerative Colitis，UC）和动脉粥样硬化（Atherosclerosis，AA）这两种疾病一直是医学界关注的重点。UC 是结肠的慢性炎症性疾病，常常 “纠缠” 着成年人；AA 则是血管的慢性炎症性疾病，由多种危险因素引发。大量研究发现，UC 患者患 AA 的风险明显增加，可背后的 “神秘推手”—— 病理机制却并不完全清楚。这种未知，就像一团迷雾，笼罩在医学研究的道路上，阻碍着对这两种疾病更深入的认识与有效防治。为了拨开这团迷雾，贵州中医药大学等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们希望通过精准剖析 UC 和 AA 的分子机制，找到关键的基因和信号通路，为后续的疾病诊断、治疗和预防提供全新的思路与方法。这项研究成果发表在《Scientific Reports》上，为该领域的探索点亮了一盏明灯。
研究人员在本次研究中，运用了多种关键技术方法。首先，从基因表达综合数据库（Gene Expression Omnibus，GEO）中精心筛选出符合条件的 UC（GSE36807）和 AA（GSE28829）数据集。接着，利用在线分析工具 GEO2R，结合 R 软件中的 “limma” 等相关包，筛选出差异表达基因（Differentially Expressed Genes，DEGs） 。然后，借助 R 软件的 “clusterProfiler” 包、在线数据库 STRING 和 Cytoscape 软件等，对筛选出的基因进行功能富集分析、构建蛋白 - 蛋白相互作用（Protein-Protein Interaction，PPI）网络并识别枢纽基因。最后，通过其他数据集（GSE38713 和 GSE100927）以及 TRRUST 数据库，对枢纽基因表达和转录因子进行验证。
下面来看看具体的研究结果：
- 差异表达基因的识别：研究人员对数据集进行标准处理后，利用 R 软件中的 “limma” 包绘制火山图和热图。在 GSE36807 中识别出 1,048 个 DEGs，GSE28829 中识别出 571 个 DEGs。经过维恩图交叉分析，去除表达趋势不同的基因后，最终确定了 105 个共同的 DEGs，其中 92 个上调，13 个下调。
- 差异表达基因的功能分析：通过 “clusterProfiler” 包进行基因本体论（Gene Ontology，GO）和京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）通路富集分析发现，这些 DEGs 在白细胞迁移、细胞因子介导的信号通路等生物过程中显著富集；在细胞成分方面，主要与分泌颗粒膜等相关；分子功能上，在丝氨酸型内肽酶活性等方面富集。KEGG 通路分析显示，其在金黄色葡萄球菌感染、中性粒细胞胞外陷阱形成等重要通路中富集。
- 蛋白 - 蛋白相互作用网络分析：利用 Cytoscape 构建 PPI 网络，共包含 273 个相互作用对和 79 个节点。通过 MCODE 插件识别出三个紧密相关的子网基因模块，涉及 27 个共同差异表达基因和 73 个相互作用对。GO 富集分析表明，这些基因与炎症和免疫反应、NADPH 反应等相关。
- 枢纽基因的筛选与分析：使用 Cytoscape 的 cytoHubba 插件，通过多种算法确定了 16 个枢纽基因，包括趋化因子（C-C 基序）配体 4（CCL4）、Toll 样受体 2（TLR2）等。基于 GeneMANIA 数据库分析发现，这些基因主要参与吞噬作用、超氧阴离子生成等过程，KEGG 通路分析显示其主要涉及 TLR 信号通路、吞噬体等。
- 枢纽基因的验证与表达：选取 UC（GSE38713）和 AA（GSE100927）的另外两个数据集进行验证。结果显示，在 UC 中，除 FGR 基因外，其余枢纽基因在病变组织中均显著上调；在 AA 中，除 TLR8 基因表达缺失外，其余基因在粥样硬化斑块中的表达均高于正常血管组织。
- 转录因子的预测与验证：基于 TRRUST 数据库预测出 16 个可能调节枢纽基因表达的转录因子，进一步验证发现其中 6 个转录因子（CEBPA、HIF1A、IRF1、PPARG、SIRT1、SPI1）在 UC 和 AA 中高表达，且协同调节 6 个枢纽基因（CD163、ICAM1、TLR2、ITGB2、MMP9、NCF2 ）。
研究结论与讨论部分意义重大。研究发现 UC 和 AA 存在共同的发病机制，16 个枢纽基因和 6 个转录因子共同参与了两种疾病的发病过程。这些枢纽基因在炎症和免疫反应相关的通路中发挥关键作用，比如 CD163、MMP9、ICAM1 等基因，分别通过不同的机制影响着 UC 和 AA 的发生发展。虽然该研究揭示了 UC 和 AA 之间的联系及关键基因和通路，但也存在一定局限性，如基因相互作用网络需实验进一步验证，关键基因表达也有待临床样本确认。不过，这一研究成果为 UC 和 AA 的分子机制研究开辟了新方向，有助于开发早期诊断策略、预后标志物和治疗靶点，对推动 UC 合并 AA 的临床诊疗发展具有重要意义，为后续深入研究奠定了坚实基础。
