Identificación de DEGs
En este estudio se utilizaron dos conjuntos de datos, GSE78721 y GSE12288, para el análisis bioinformático. En GSE78721, se identificaron un total de 2.266 DEGs entre pacientes con diabetes tipo 2 y muestras normales, comprendiendo 1.209 genes regulados al alza y 1.057 genes con regulación a la baja (Figura 1A). En GSE12288, se verificaron 924 DEGs entre pacientes con ECCV y controles, incluyendo 403 genes sobreexpresados y 521 que estaban regulados a la baja (Figura 1C). Los 50 principales DEG identificados en ambos conjuntos de datos están representados en mapas de calor mostrados en la Figura 1B,D. Al intersectar estos dos conjuntos de datos, se identificaron 32 C-DEGs, compuestos por 20 genes regulados al alza y 12 genes regulados a la baja (Figuras 2A,B).
Enriquecimiento de los C-DEGs en GO y KEGG
Para esclarecer las funciones biológicas y las vías clave asociadas a los 32 C-DEGs, se realizaron análisis GO y KEGG. Los diez términos principales relacionados con el proceso biológico (BP), el componente celular (CC) y la función molecular (MF) entre los C-DEG se presentan en la Figura 3A. Las funciones BP incluyen predominantemente la regulación de la activación del plasminógeno, la regulación de la fibrinólisis, la regulación positiva de la diferenciación de cardiocitos, la regulación negativa de la unión de proteínas y la diferenciación de cardioblastos. Las funciones CC se refieren al complejo endopeptidasa tipo serina, complejos proteicos implicados en la adhesión a la matriz celular, cromosoma condensado, membrana granulosa específica y cuerpo PML. La MF abarca los constituyentes estructurales del citoesqueleto, la actividad activadora de la oxidasa de NADPH generadora de superóxidos, la actividad intramolecular de transferasa (fosfotransferasas), la actividad de exopeptidasas tipo serina y la unión a IgG (Figura 3A). En cuanto al análisis KEGG, los C-DEG estuvieron principalmente implicados en vías críticas, incluyendo miocarditis viral, miocardiopatía arritmogénica del ventrículo derecho, cascadas de complemento y coagulación, cáncer de próstata, miocardiopatía hipertrófica, miocardiopatía dilatada, apoptosis, fagosoma y procesamiento de proteínas en el retículo endoplasmático (Figura 3B).
Construcción de redes de IBP y cribado génico central
Entre los 32 C-DEGs, tres genes no mostraron interacciones conocidas con otros C-DEGs en la base de datos STRING y, por tanto, fueron excluidos de la construcción de la red PPI. La plataforma STRING se empleó para el análisis de PPI de los 29 C-DEG restantes, revelando una red compuesta por 29 nodos y 39 aristas, que se visualizó usando Cytoscape (Figura 4A). Posteriormente, se identificaron ocho C-DEGs del núcleo (HSP90B1, PLAU, SLPI, TOP3A, NCF4, PRF1, TUBA1C y CS) en función de su grado de conectividad (Figura 4B).
Diferencias en la infiltración de células inmunitarias y su correlación con los C-DEG del núcleo
Este análisis se centró exclusivamente en el conjunto de datos de T2DM (GSE78721) para investigar preliminarmente los cambios en el microambiente inmunitario en el contexto de la T2DM y su relación con los genes centrales. Se utilizaron gráficos de violín para visualizar la relación entre el conjunto de datos de DM T2 y los niveles de infiltración de 22 tipos de células inmunitarias (Figura 5A; detalles en la Tabla Suplementaria 3). El análisis de infiltración de células inmunitarias indicó una mayor proporción de células dendríticas activadas en el grupo T2DM en comparación con el grupo control (P = 0,049), mientras que la proporción de células dendríticas en reposo fue significativamente menor en el grupo T2DM (P = 0,023). Además, la relación entre los niveles de expresión de los ocho C-DEG hub y los niveles de infiltración de los 22 diferentes tipos de células inmunitarias se visualizó mediante un mapa térmico (Figura 5B). Cabe destacar que la expresión de TOP3A mostró una fuerte correlación positiva con el nivel de infiltración de células T reguladoras (Tregs) (P < 0,001), mientras que la expresión de SLPI estuvo fuertemente correlacionada positivamente con la infiltración de células T gamma delta (P < 0,001). Por el contrario, la expresión de NCF4 mostró una fuerte correlación negativa con el nivel de infiltración de células NK activadas (P < 0,001), la expresión de PRF1 estuvo fuertemente correlacionada negativamente con el nivel de infiltración de los macrófagos M2 (P < 0,001), y la expresión de PLAU estuvo fuertemente relacionada negativamente con el nivel de infiltración de células B naïves (P < 0,001).
Red candidata de fármacos objetivo para centros C-DEG
Entre los ocho C-DEGs centrales identificados, CS y TOP3A no figuraban como objetivos de fármacos conocidos en la base de datos DGIdb y, por tanto, fueron excluidos del análisis posterior de red candidata-fármaco-objetivo. Para identificar fármacos con posibles roles terapéuticos en DMO2 y DCASC, los seis C-DEG hubo restantes fueron enviados a la base de datos DGIdb (detalles en la Tabla Suplementaria 4). Posteriormente, se empleó Cytoscape para construir una red candidato fármaco-objetivo que ilustra las asociaciones entre los C-DEG hub y los fármacos candidatos dirigidos (Figura 6). Esta red comprendía seis C-DEG centrales, 136 fármacos moleculares y 137 bordes. Específicamente, se identificaron 82, 5, 3, 4, 1 y 42 fármacos candidatos objetivo para TUBA1C, NCF4, PRF1, SLPI, HSP90B1 y PLAU, respectivamente, siendo la mayoría clasificados como agentes antineoplásicos, antiinflamatorios y antitrombóticos.
Validación de la expresión de C-DEGs hub
Debido a la ausencia de CS y TOP3A como objetivos candidatos a fármacos en la base de datos DGIdb y a que sus funciones biológicas están menos directamente relacionadas con las estrategias terapéuticas en el contexto de la investigación sobre DM2 y ECCV, el estudio se centró en los seis C-DEGs principales restantes (HSP90B1, PLAU, SLPI, NCF4, PRF1 y TUBA1C) para su validación experimental. Para explorar más a fondo los roles de estos C-DEG centrales, se realizaron ensayos qRT-PCR y western blot para evaluar los niveles de expresión de genes centrales en diferentes grupos (Figura 7 y Figura 8). Los niveles de expresión de TUBA1C, NCF4, SLPI, HSP90B1 y PLAU estuvieron significativamente regulados al alza en pacientes con DMT2 y ECCV en comparación con los grupos control sanos correspondientes, mientras que la expresión de PRF1 fue regulada a la baja. Estos hallazgos sugieren que estos genes centrales pueden desempeñar un papel significativo en la progresión de pacientes con DMO2 y DCA.
DISPONIBILIDAD DE DATOS:Los conjuntos de datos de expresión génica GSE78721 y GSE12288 utilizados para el análisis bioinformático en este estudio están disponibles en la base de datos pública GEO del NCBI. Los datos en bruto de la parte de validación experimental generados en este estudio se proporcionan en el Archivo Suplementario 1.

Figura 1: Identificación de DEGs en los conjuntos de datos GSE78721 y GSE12288. (A,C) Los trazados volcánicos de los DEGs en GSE78721 y GSE12288, respectivamente. |logFC|≥ 0,5 y P < 0,05 se establecieron como umbral de selección; los genes regulados al alza se marcaban como rojos y los genes regulados a la baja como verdes. (B,D) Mapas de calor de los 50 mejores DEGs de GSE78721 y GSE12288, respectivamente. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Figura 2: Diagrama de Venn de C-DEGs de dos conjuntos de datos. (A) Diagrama de Venn de C-DEGs alzados de T2DM y ASCVD en conjuntos de datos GSE78721 y GSE12288. (B) Diagrama de Venn de C-DEGs regulados a la baja de T2DM y ASCVD en conjuntos de datos GSE78721 y GSE12288. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Figura 3: Análisis de enriquecimiento funcional y de vías de C-DEGs. Gráficos de barras de los análisis de enriquecimiento GO (A) y KEGG (B). Las coordenadas verticales indican la descripción de diferentes ítems GO o rutas KEGG, y las coordenadas horizontales indican el número de C-DEGs enriquecidos. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Figura 4: Cribado génico de redes de PPI y centro de C-DEGs. (A) La red de PPI de C-DEGs. El rojo y el azul representan respectivamente los C-DEG regulados al alza y a la baja. (B) Se identificaron ocho genes hub entre los C-DEGs. Los nodos representan un C-DEG y las aristas representan la interacción entre los C-DEGs. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Figura 5: Análisis de infiltración de células inmunitarias. (A) Diferencias en la infiltración de 22 tipos de células inmunitarias entre el grupo de DM2 y el grupo de control. Eje horizontal: subtipos de células inmunitarias; Eje vertical: nivel relativo de infiltración de las células inmunitarias. (B) Mapa de calor de correlación entre la expresión de 8 C-DEG hub y los niveles de infiltración de 22 tipos de células inmunitarias. Cuadrados rojos: correlación positiva; Cuadrados azules: correlación negativa. Los colores más oscuros indican correlaciones más fuertes. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Figura 6: Red candidata de fármacos objetivo para seis centros C-DEGs. Los nodos rojos representan los C-DEGs del hub, los nodos verdes representan fármacos candidatos, y los bordes entre ellos representan pares de interacción. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Figura 7: Validación de la expresión génica central en pacientes con DM2 y DCASCV mediante qRT-PCR. Los niveles de expresión de ARNm de HSP90B1 (A), PLAU (B), SLPI (C), NCF4 (D), PRF1 (E) y TUBA1C (F) fueron detectados mediante qRT-PCR. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Figura 8: Validación de la expresión génica central en pacientes con DM2 y DCASCV mediante Western blot. Los niveles de expresión proteica de HSP90B1 (A), PLAU (B), SLPI (C), NCF4 (D), PRF1 (E) y TUBA1C (F) fueron detectados mediante ensayos Western Blot. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
Tabla suplementaria 1. Matriz de expresión génica para el conjunto de datos GSE78721, utilizada para el análisis transcriptómico de T2DM en este estudio. Por favor, haga clic aquí para descargar este archivo.
Tabla suplementaria 2. Matriz de expresión génica para el conjunto de datos GSE12288, utilizada para el análisis transcriptómico de ASCVD en este estudio. Por favor, haga clic aquí para descargar este archivo.
Tabla suplementaria 3: Análisis de infiltración de células inmunitarias en el conjunto de datos GSE78721. Por favor, haga clic aquí para descargar este archivo.
Tabla suplementaria 4: Interacciones candidato fármaco-objetivo para genes comunes expresados diferencialmente. Por favor, haga clic aquí para descargar este archivo.
Archivo suplementario 1: Los datos en bruto de la parte de validación experimental generados en este estudio. Por favor, haga clic aquí para descargar este archivo.