基于生物信息学分析鉴定和验证骨关节炎中线粒体功能障碍的核心基因

目的：年龄相关的线粒体功能障碍及其相关的氧化应激可能促进骨关节炎的发展。本研究旨在鉴定骨关节炎患者中线粒体功能障碍相关的核心基因，帮助预测OA风险，并揭示OA进展的机制。方法：从GEO（GSE55235、GSE82107和GSE114007）和GeneCard数据库下载OA表达数据和线粒体功能障碍基因。筛选OA与对照样本之间差异表达的线粒体功能障碍基因（DEMDFGs）。对DEMDFGs进行基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析。通过WGCNA和LASSO回归分析确定核心基因。ROC曲线显示了每个核心基因的诊断效能。构建并验证了预测OA风险的列线图模型。通过外部数据集、qRT-PCR和蛋白质印迹验证了核心基因在OA和正常软骨细胞中的表达。结果：共鉴定出31个DEMDFGs，其中15个基因上调，16个基因下调。GO功能富集分析显示，DEMDFGs富集在与能量代谢和细胞呼吸相关的生物过程中。通过加权基因共表达网络分析，我们确定了四个不同的共表达模块，其中蓝色模块与OA的相关性最强。DEMDFGs与该模块的交集产生了八个候选基因。在对数据进行LASSO分析后，确定了四个核心基因（ACADL、CYBA、SLC19A2和UCP2）作为OA的潜在生物标志物。这四个基因的表达水平在GSE114007数据集中得到外部验证。并且这四个基因在OA和正常软骨细胞中的生物学差异表达已得到验证。此外，通过ROC曲线分析，这四个核心基因具有良好的敏感性和特异性，用这四个基因构建的风险模型显示出良好的性能。总之，我们的研究可能提供新的线粒体功能障碍核心基因，对理解OA的病理、诊断和治疗具有潜在的临床应用价值。