椎间盘退变中核心衰老相关基因的鉴定及综合免疫景观的表征

背景：椎间盘退变是一种与年龄和免疫反应密切相关的肌肉骨骼退行性疾病。然而，衰老和免疫浸润在椎间盘退变中的机制仍不清楚。本研究旨在探讨参与椎间盘退变的关键衰老相关基因和免疫细胞。方法：我们从GEO数据库下载了基因表达谱，并从人类衰老基因组资源中获取了543个人类衰老相关基因。利用差异表达基因分析、GO、KEGG、PPI网络分析等来鉴定衰老相关差异表达基因。然后，我们使用WGCNA和机器学习算法来探索核心基因，并在单细胞RNA测序和细胞模型中验证了结果的可靠性。结果：我们鉴定了一个核心衰老相关的差异表达基因，结缔组织生长因子。RNA测序显示，退变组中CTGF的表达显著上调，这一发现被单细胞RNA测序和体外模型一致验证。CTGF在风险预测和临床检测中显示出对椎间盘退变有良好的诊断价值（AUC：0.8361，95% CI：0.668–0.9953）。此外，我们在椎间盘组织中观察到内皮细胞、平滑肌细胞和红细胞，表明退变后血管侵入髓核。值得注意的是，在轻度和重度退变的髓核组织中均检测到免疫细胞浸润，包括B细胞、T细胞、浆细胞和巨噬细胞，且轻度退变组的免疫细胞丰度显著高于重度退变组。结论：CTGF可能在椎间盘退变中发挥关键作用，增进了我们对疾病发病机制的理解，并显示出作为诊断和治疗靶点的潜力。值得注意的是，重度椎间盘退变中免疫细胞浸润减少可能源于内在修复机制的激活或免疫耗竭状态。研究椎间盘退变过程中免疫细胞群体的动态变化可能阐明免疫在疾病发病机制中的关键作用，并为诊断和治疗干预提供新策略。