Ключевые результаты
В ходе интегрированного транскриптомного и метаболомного анализа исследователи идентифицировали:
- 103 и 51 дифференциально экспрессируемых метаболита (DEM) в положительном и отрицательном ионных режимах соответственно, преимущественно связанных с биосинтезом стероидных гормонов
- Пять ключевых генов — ITGAM, TLR4, MMP9, STAT3 и TLR2, значительно дисрегулированных при остром ишемическом инсульте (ОИИ)
- Подтверждено с помощью RT-qPCR повышение экспрессии TLR4, MMP9 и TLR2 при ОИИ, в то время как экспрессия ITGAM и STAT3 показала обратную тенденцию
- 28 потенциальных лекарственных препаратов, включая парегорик и целекоксиб, предсказаны на основе молекулярных взаимодействий
Методология
В исследовании использовался комплексный подход, включающий несколько этапов:
- Метаболомное секвенирование с применением ортогонального анализа методом частичных наименьших квадратов с дискриминантным анализом (OPLS-DA)
- Анализ дифференциальной экспрессии генов на основе набора данных GSE16561
- Отбор ключевых генов через анализ сети белок-белковых взаимодействий, машинное обучение, валидацию экспрессии и диагностическую оценку
- Совместный анализ обогащения ключевых генов и дифференциально экспрессируемых метаболитов
- Анализ иммунной инфильтрации и построение молекулярной сети
Клиническая часть исследования включала 10 пациентов с ОИИ и 10 контрольных субъектов без инсульта:
- Пациенты с ОИИ: 70,0% мужчин, средний возраст 65,70 ± 6,48 лет
- Контрольная группа: 60,0% мужчин, средний возраст 66,64 ± 7,18 лет
- Забор крови производился в течение 24 часов после начала инсульта
- Подтипы инсульта: атеросклероз крупных артерий (n=3), кардиоэмболия (n=5) и окклюзия малых артерий (n=2)
Клиническое значение
Результаты исследования имеют несколько важных клинических аспектов:
-
Выявленные ключевые гены (ITGAM, TLR4, MMP9, STAT3 и TLR2) могут служить потенциальными биомаркерами для диагностики ОИИ, демонстрируя хорошие диагностические характеристики
-
Совместный анализ обогащения показал, что ключевые гены и метаболиты участвуют преимущественно в 30 сигнальных путях, включая пути HIF-1 и FoxO, что расширяет понимание патофизиологии ОИИ
-
Анализ иммунной инфильтрации выявил, что ITGAM имеет наиболее сильную отрицательную корреляцию с B-клетками памяти (p < 0,01, r = −0,39), что указывает на потенциальную роль иммунных механизмов в патогенезе ОИИ
-
Предсказанные препараты, включая парегорик и целекоксиб, могут представлять интерес для дальнейших исследований в качестве потенциальных терапевтических средств при ОИИ
Выводы
Данное поисковое исследование успешно идентифицировало кандидатные гены-хабы и метаболиты, ассоциированные с острым ишемическим инсультом, а также выявило связанные с ними сигнальные пути, иммунологические особенности и потенциальные лекарственные средства.
Интегрированный подход, сочетающий транскриптомный и метаболомный анализ, позволил получить более полное представление о молекулярных механизмах ОИИ. Выявленные гены TLR4, MMP9 и TLR2 с подтвержденной повышенной экспрессией могут служить основой для разработки новых диагностических методов и терапевтических стратегий.
Ограничения исследования включают его поисковый характер и относительно небольшой размер выборки. Необходимы дальнейшие исследования на больших когортах пациентов для валидации полученных результатов и их трансляции в клиническую практику.