Identificazione dell'infiltrazione immunitaria

Scientific Reports volume 13, numero articolo: 14153 (2023) Citare questo articolo

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L’aterosclerosi è una risposta infiammatoria cronica guidata dai lipidi del sistema immunitario innato e adattivo ed è responsabile di numerosi eventi ischemici cardiovascolari. Il presente studio mirava a determinare i biomarcatori correlati all'infiltrazione immunitaria nelle placche aterosclerotiche carotidee (CAP). I profili di espressione genica delle CAP sono stati estratti dal database Gene Expression Omnibus. I geni differenzialmente espressi (DEG) tra i CAP e i gruppi di controllo sono stati selezionati dal pacchetto “limma” nel software R. L'infiltrazione di cellule immunitarie tra i CAP e i gruppi di controllo è stata valutata mediante l'analisi di arricchimento del set di geni del singolo campione. Le principali cellule immunitarie infiltranti nel gruppo CAP sono state selezionate mediante il test di Wilcoxon e la regressione minima assoluta della contrazione e della selezione dell'operatore. L'analisi della rete di coespressione genica ponderata è stata utilizzata per identificare i geni correlati alle cellule immunitarie. I geni hub sono stati identificati dalla rete di interazione proteina-proteina (PPI). È stata eseguita l'analisi della curva caratteristica operativa del ricevitore per valutare la capacità del gene di differenziare tra i CAP e i gruppi di controllo. Infine, abbiamo costruito una rete di fattori di trascrizione del gene miRNA di geni hub utilizzando il database ENCODE. Sono stati identificati undici diversi tipi di cellule correlate all'infiltrazione immunitaria tra i CAP e i gruppi di controllo. Un totale di 1.586 geni correlati all'immunità espressi in modo differenziale sono stati ottenuti attraverso l'intersezione tra DEG e geni correlati al sistema immunitario. Venti geni hub sono stati selezionati attraverso la rete PPI. Alla fine, 7 geni (BTK, LYN, PTPN11, CD163, CD4, ITGAL e ITGB7) sono stati identificati come geni hub delle CAP e questi geni possono fungere da stimabili bersagli farmacologici per i pazienti con CAP.

L'accumulo cronico di placche guidate dai lipidi nell'intima subendoteliale delle arterie porta infine a una stenosi significativa del lume, a un apporto sanguigno insufficiente e a un'ipossia critica del tessuto1. Le malattie cardiovascolari, le malattie delle arterie periferiche e le malattie cerebrovascolari sono comunemente causate dall'aterosclerosi. Le placche aterosclerotiche carotidee (CAP) sono anche la patologia di base più comune dell'ictus cerebrale ischemico. Studi precedenti hanno notevolmente migliorato la nostra comprensione dell’eziologia dell’aterosclerosi. Tuttavia, manca ancora la pratica clinica per tradurre la scienza fondamentale al capezzale del paziente2. Pertanto, è necessario filtrare i geni hub per differenziare i pazienti con CAP dai controlli.

Il meccanismo chiave dello sviluppo dell’aterosclerosi è una risposta immunitaria all’infiammazione guidata dai lipidi nello strato intimale subendoteliale delle arterie. I macrofagi infiammatori e la formazione di cellule schiumose durante la progressione della placca svolgono un ruolo particolarmente importante nell'aterogenesi e sono stati ampiamente esaminati in precedenza1,3. Le cellule immunitarie innate e adattative contribuiscono allo sviluppo dell'infiammazione cronica arteriosa4. Anche una distribuzione anomala e tipi incommensurabili di cellule immunitarie sono associati all'aterogenesi5. Pertanto, l’esplorazione di varie alterazioni delle cellule immunitarie nell’aterogenesi potrebbe offrire nuove conoscenze sull’eziologia, la diagnosi e il trattamento delle CAP.

Le tecnologie di sequenziamento ad alto rendimento (HTS), ad esempio microarray, sequenziamento di RNA e sequenziamento di singole cellule, generano abbondanti dati sull'espressione genica appropriati per studiare la distribuzione delle cellule immunitarie nei tessuti della lesione6,7. L'identificazione di tipi, composizione e stati funzionali delle cellule nell'aterogenesi è fondamentale per comprendere il contributo cellulare8,9,10. Profili dell'espressione genica; ad esempio, il microarray e il sequenziamento dell'RNA potrebbero essere utilizzati per identificare i geni differenzialmente espressi (DEG) e le vie di segnalazione che partecipano all'aterogenesi11,12. Attraverso la combinazione con tecniche di sequenziamento, l'analisi bioinformatica potrebbe chiarire le relazioni tra DEG e aterogenesi e illustrare la rete di interazione di geni hub, RNA nucleare eterogeneo (hnRNA), fattori trascrizionali (TF), microRNA (miRNA) e proteine13,14.