發(fā)布時(shí)間： 2025-02-19 09:57:47
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本研究結(jié)合了單細(xì)胞RNA測(cè)序和孟德爾隨機(jī)化兩種強(qiáng)有力的技術(shù)手段，深入探討了乳酸脫氫酶B（LDHB）在缺血性中風(fēng)中的作用及其與褪黑素的關(guān)系。首先，單細(xì)胞RNA測(cè)序被用于分析不同細(xì)胞類型中的基因表達(dá)譜，通過這一高分辨率技術(shù)，研究者能夠在單細(xì)胞層面探究基因的表達(dá)模式，并揭示其在缺血性中風(fēng)中的潛在生物學(xué)機(jī)制。接著，研究采用了孟德爾隨機(jī)化方法，這一方法利用遺傳變異作為工具變量，克服了傳統(tǒng)觀察性研究中的潛在偏倚，提供了更為堅(jiān)實(shí)的因果推斷基礎(chǔ)。通過這種綜合分析，研究揭示了LDHB可能作為缺血性中風(fēng)中褪黑素的靶點(diǎn)，為疾病的機(jī)制研究和潛在治療策略提供了新的視角。
題目：單細(xì)胞RNA測(cè)序和孟德爾隨機(jī)化的綜合分析確定乳酸脫氫酶B是缺血性中風(fēng)中褪黑素的靶點(diǎn)
雜志：CNS Neurosci Ther
影響因子：IF=4.8
發(fā)表時(shí)間：2024.05
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研究背景
腦卒中是一種常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，其中缺血性腦卒中（IS）約占成人腦卒中總數(shù)的70%–80%，且發(fā)病率逐年上升。IS的傳統(tǒng)治療包括機(jī)械血栓切除術(shù)和靜脈血栓溶解術(shù)，新興的治療方法包括細(xì)胞療法和非侵入性腦刺激，然而，血栓溶解干預(yù)的有效性受到較窄時(shí)間窗的限制，因此，預(yù)測(cè)IS的發(fā)生對(duì)于臨床治療非常關(guān)鍵。
數(shù)據(jù)來源
●單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)：GEO174574，三只IS小鼠和三只假手術(shù)小鼠的腦組織；
●cis-eQTL的GWAS數(shù)據(jù)：eQTLGen Consortium；
●IS的GWAS數(shù)據(jù)：ebi‐a‐GCST005843。
研究思路
作者結(jié)合孟德爾隨機(jī)化(MR)和單細(xì)胞scRNA測(cè)序來研究差異表達(dá)基因(DEG)是如何介導(dǎo)基因表達(dá)對(duì)IS的影響，并在體外模型中進(jìn)一步驗(yàn)證了hub基因。
主要結(jié)果
1、單細(xì)胞測(cè)序分析結(jié)果
為了證實(shí)IS的細(xì)胞異質(zhì)性，作者分析了來自GSE174574的scRNA測(cè)序數(shù)據(jù)。首先展示了UMAP中的細(xì)胞簇（圖1A），然后展示了兩組之間的細(xì)胞比例，共發(fā)現(xiàn)了10個(gè)細(xì)胞簇：星形膠質(zhì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、單核細(xì)胞、NK細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞（圖1B）。接下來作者在10個(gè)細(xì)胞簇的假手術(shù)和MCAO小鼠的腦中鑒定了2339個(gè)DEG（log2FC>0.5），并列出了上調(diào)或下調(diào)最多的5個(gè)基因（圖1C）。
2、MR分析
為了進(jìn)一步研究這些DEG的作用，作者從GSWA匯總網(wǎng)站中提取了這2339個(gè)DEG的eqtl（遺傳變異）作為暴露變量，并將IS（ebi‐a‐GCST005843）作為結(jié)果變量，進(jìn)行雙樣本MR分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)28個(gè)DEG與結(jié)果呈正相關(guān)，30個(gè)DEG與結(jié)果呈負(fù)相關(guān)（圖2）。在28個(gè)DEG中，LDHB是IS的首要風(fēng)險(xiǎn)因素。然而，其在IS中的作用尚未得到充分研究。根據(jù)最佳因果估計(jì)，LDHB水平升高與IS風(fēng)險(xiǎn)增加顯著相關(guān)（OR[95%CI]=2.4754[1.9128–3.2035]，p?=5.579e?12，圖3）。
3、單細(xì)胞與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
為了驗(yàn)證LDHB在卒中中的表達(dá)，作者發(fā)現(xiàn)它主要分布在小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中（圖4A-B）。為了證實(shí)LDHB在IS中的作用，作者采用了OGD模型來評(píng)估LDHB的表達(dá)和活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在用OGD治療的巨噬細(xì)胞中LDHB的表達(dá)和活性均增加，而褪黑素治療可以部分降低它們（圖4C-D）。在IS患者血液中進(jìn)一步驗(yàn)證了LDHB水平。在第1天和第7天組中，與NIHSS評(píng)分較低組（NIHSS<5）相比，NIHSS評(píng)分較高組（NIHSS>5）的LDHB水平升高。
4、分子對(duì)接
由于褪黑素之前已被證實(shí)會(huì)影響LDHB的表達(dá)，作者進(jìn)一步通過分子對(duì)接分析研究了褪黑素對(duì)其靶標(biāo)LDHB的親和力。使用AutodockVinav.1.2.2獲得結(jié)合姿勢(shì)和相互作用，并生成每個(gè)相互作用的結(jié)合能（圖5A-C）。結(jié)果表明，褪黑素通過可見的氫鍵和強(qiáng)靜電相互作用與LDHB結(jié)合。此外，每個(gè)靶標(biāo)的疏水口袋都被成功占據(jù)。微管蛋白α鏈和微管蛋白β鏈的結(jié)合能較低，分別為-7.182和-7.148kcal/mol，表明結(jié)合高度穩(wěn)定。
文章小結(jié)
作者的綜合分析提供了遺傳學(xué)證據(jù)，支持高LDHB水平與IS風(fēng)險(xiǎn)增加之間存在正向因果關(guān)系，而褪黑素可以在體外降低LDHB活性。這一結(jié)果表明，針對(duì)LDHB的褪黑素可能是IS一級(jí)預(yù)防的新靶點(diǎn)，尤其是對(duì)于治療結(jié)果而言。
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