糖尿病肾病中关键细胞外蛋白作为潜在生物标志物的鉴定与验证

目的：肾小球系膜区细胞外基质（ECM）蛋白的积累是糖尿病肾病（DN）的典型标志。然而，DN患者系膜区ECM积累的分子机制仍不清楚。本研究旨在建立细胞外蛋白与DN之间的联系，以确定该病的潜在生物标志物。方法：利用公共数据GSE166239分析DN肾组织与健康肾组织之间的差异表达基因（DEGs）。然后利用两个编码细胞外蛋白的基因列表来鉴定细胞外蛋白差异表达基因（EP-DEGs）。对这些EP-DEGs进行功能富集分析，包括基因本体论（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）分析。建立蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络以确定关键EP-DEGs。此外，研究了这些EP-DEGs的诊断能力、免疫细胞浸润和临床相关性。对石蜡包埋肾组织进行免疫组织化学（IHC）染色，以验证生物信息学结果的准确性。结果：共鉴定出1204个DEGs，其中162个EP-DEGs通过与细胞外蛋白基因列表重叠进一步表征。通过PPI网络分析，鉴定出五个EP-DEGs（如TNF、COL1A1、FN1、MMP9和TGFB1）作为候选生物标志物。TNF、COL1A1和MMP9对DN具有较高的诊断准确性。免疫细胞浸润评估显示，TNF的表达与静息树突状细胞（DCs）（r=0.85，P<0.001）和M1巨噬细胞（r=0.62，P<0.05）呈正相关，而与调节性T细胞（r=−0.62，P<0.05）呈负相关。Nephroseq v5分析显示估计肾小球滤过率（eGFR）与TNF表达呈负相关（r=−0.730，P=0.025）。基因集富集分析（GSEA）显示，在高TNF亚组中，糖胺聚糖（GAG）降解显著富集。肾组织IHC染色证实，与对照组相比，DN组TNF-α表达显著升高，透明质酸（HA）水平降低（均P<0.05），且TNF-α与HA呈负相关（r=−0.691，P=0.026）。结论：我们的研究结果表明，TNF可能通过驱动ECM积累在DN的进展中发挥关键作用，这一过程可能涉及GAG降解通路的激活。