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鉴别 VE-UHMWPE 骨科植入物磨损颗粒诱导假体周围免疫炎症性骨溶解相关的关键候选基因

 

Authors Liu F, Dong J, Zhou D, Zhang Q

Received 25 May 2021

Accepted for publication 12 July 2021

Published 26 July 2021 Volume 2021:14 Pages 3537—3554

DOI https://doi.org/10.2147/JIR.S320839

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Editor who approved publication: Professor Ning Quan

目的:本研究旨在鉴定超高分子量聚乙烯(ultra-high-molecular-weight polyethyleneUHMWPE)与维生素 E-混合 UHMWPEvitamin E-blended UHMWPEVE-UHMWPE)颗粒暴露于巨噬细胞中的差异表达基因(differentially expressed genesDEGs),从而为假体周围炎症性骨溶解的治疗提供潜在靶点。
方法:从 Gene Expression OmnibusGEO)数据库中下载暴露于 UHMWPE 和 VE-UHMWPE 的巨噬细胞基因组表达数据集 GSE104589,以鉴定 DEGs。使用 DAVID 进行功能富集分析,并从 STRING 数据库构建相应的蛋白质-蛋白质相互作用 (protein‐protein interactionPPI)。利用分子复合物检测算法筛选模块,并在 cytoHubba 中鉴定 hub 基因。使用 TarBasemiRTarBase 和 miRecords 数据库预测靶向 DEGs 的 microRNAs,并且使用 ENCODE 数据库预测靶向 DEGs 的转录因子(transcription factorTF)。最后,对排位在前五位的 DEGs 进行 qRT-PCR 基础实验验证。
结果:共筛选出 112 个 DEGs(上调 44 个,下调 68 个)。Gene ontologyGO)分析表明,免疫和炎症反应显著相关。Kyoto Encyclopedia of Genes and GenomesKEGG)通路分析暗示 18 条信号通路被富集。PPI 网络包括 85 个节点和 266 个蛋白质对,揭示 IL1βCXCL1ICAM1CCL5 和 CCL4 的表达程度较高。qRT-PCR 分析显示,与 UHMWPE 组相比,VE-UHMWPE 组的前五个 DEG 呈下降趋势。通过 microRNA-TF 调控网络分,预测关键 microRNAhsa-miR-144hsa-miR-21 和 hsa-miR-221)和 TFsRELAFKB1)与假体周围炎症性骨溶解的发病机制相关。
结论:本研究有助于阐明维生素 与 UHMWPE 共混后磨损诱导炎症过程变化的分子机制。Hub 基因包括 IL1βCXCL1ICAM1CCL5 和 CCL4,关键 microRNAs 包括 hsa-miR-144hsa-miR-21 和 hsa-miR-221TFs 包括 RELA 和 NFKB1,可能作为炎症性骨溶解的预后和治疗靶点。
关键词:炎性骨溶解;无菌性松动;生物信息学分析;VE-UHMWPE;巨噬细胞