关键词:
严重急性呼吸综合征冠状病毒-2
动脉粥样硬化
免疫炎症反应
生物信息学
中药预测
川芎
桃仁
当归
黄芩
摘要:
目的应用生物信息学技术,从免疫炎症角度探索严重急性呼吸综合征冠状病毒-2(severe acute respiratory syndrome coronavirus-2,SARS-CoV-2)感染诱导动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)进展的核心靶点及重要通路,进而预测潜在防治中药。方法从基因表达数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)中获取新型冠状病毒肺炎患者和动脉粥样硬化患者芯片数据,利用“limmar”包及“Venn”包筛选2种疾病的共同差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),对共同DEGs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)分析,注释其功能及重要通路。对2组基因集进行免疫细胞和免疫功能打分,评估免疫细胞浸润水平。利用STRING数据库,构建蛋白-蛋白互作(protein-protein interaction,PPI)网络;通过Cytoscape的CytoHubba插件识别中枢(hub)基因,引入另外2组数据集对hub基因进行外部验证得到核心基因,并对核心基因分别进行免疫浸润分析及基因集富集分析(gene set enrichment analysis,GSEA),最后通过Coremine Medical数据库预测调控核心基因的潜在中药。结果得到新型冠状病毒肺炎相关基因7898个,AS进展相关基因471个;共同DEGs 51个,其中高表达基因32个,低表达基因19个。GO与KEGG分析结果显示,共同DEGs主要定位在氯氰菊酯-包膜内吞囊、血小板α颗粒、吞噬泡膜与小泡,经由Toll样受体信号通路、中性粒细胞胞外陷阱形成、补体和凝血级联反应等信号通路,参与髓样分化因子(myeloid differentiation factor 88,MyD88)依赖性Toll样受体信号通路转导、白细胞介素-8(interleukin-8,IL-8)生成与正向调节、IL-6生成与正向调节等生物途径,发挥调节烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸氧化酶活性、Toll样受体结合、脂肽及糖胺聚糖结合等功能。免疫浸润分析结果展现了新型冠状病毒肺炎与AS免疫微环境状态。经筛选共获得5个hub基因,Toll样受体2(Toll-like receptor 2,TLR2)、分化抗原簇163(cluster of differentiation 163,CD163)及补体C1q亚组分亚单位B(complement C1q subcomponent subunit B,C1QB)基因通过了外部验证,成为核心基因。核心基因在免疫浸润分析及GSEA富集分析中均显示出与免疫过程和炎症反应具有较强相关性。川芎、桃仁、当归、黄芩、蒲公英、太子参、黄精等35味中药可作为潜在防治药物。结论TLR2、CD163及C1QB是SARS-CoV-2介导免疫炎症反应促进AS进展的核心分子,靶向预测的中药是延缓SARS-CoV-2感染后AS进展的潜在药物。