慢加急性肝衰竭关键基因的生物信息学探究及潜在中药预测验证

目的：应用生物信息学方法探究慢加急性肝衰竭（ACLF）的关键基因，预测潜在治疗中药并实验验证其作用机制。方法：利用Perl和R软件分析GSE142255数据集获取差异表达基因（DEGs），基于CytoHubba插件的5种算法鉴定DEGs蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络中的关键基因，并借助受试者工作特征（ROC）曲线和GSE168048数据集对关键基因进行验证分析；Coremine Medical数据库映射关键基因对应中药并分析其四气、五味、归经；中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）和DEGs获取高频中药治疗ACLF的交集靶点，Cytoscape软件绘制关键基因-高频中药-活性成分-交集靶点网络图，并进行基因本体（GO）、京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析及体外实验。结果：共获取388个DEGs,7个关键基因分别为CD4、整合素亚基αM(ITGAM)、CD2、淋巴细胞特异蛋白酪氨酸激酶（LCK）原癌基因，CC基序趋化因子配体5(CCL5)、基质金属蛋白酶-9(MMP-9)、Fc ε受体IG(FCER1G)。潜在治疗中药多为寒性、苦味、归肝经的药物，其中高频中药如白花蛇舌草、灵芝、黄芪和活性成分槲皮素、山柰酚、β-谷甾醇的潜在治疗价值重大。富集分析显示，中药除调控关键基因外，仍对自噬、氧化应激、炎症因子等多靶点、多通路发挥作用。L02细胞实验表明，与D-氨基半乳糖（D-GaLN）组比较，槲皮素组肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)、丙二醛（MDA）水平和泛素结合蛋白p62、MMP-9蛋白表达明显降低（P<0.05,P<0.01），而超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽（GSH）水平和微管相关蛋白1轻链3Ⅱ/Ⅰ（LC3Ⅱ/Ⅰ）蛋白表达明显增加（P<0.05,P<0.01），且3-甲基腺嘌呤（3-MA）预处理可抑制槲皮素对L02细胞自噬激活作用。结论：基于ACLF的关键基因，预测所得潜在治疗中药及活性成分具有重大研究价值，其中槲皮素对D-GaLN诱导L02细胞氧化应激、炎症反应的抑制及MMP-9的调控而具有治疗ACLF的潜力，其机制可能与其激活自噬相关。