Önerilen çalışmanın temel bulguları, NAFLD ve MI'nın altında yatan moleküler mekanizmaları aydınlatmak için yapılan çeşitli analizleri kapsayan burada sunulmaktadır.
DEG'lerin Tanımlanması
GSE89632 veri setinde, 76 yukarı regüle ve 20 aşağı regüle gen NAFLD-DEG olarak tanımlanırken (Şekil 2B,D), GSE66360 veri setinde 118 yukarı regüle ve 8 aşağı regüle gen MI-DEG olarak ortaya çıktı (Şekil 2C,E). Daha sonra, ortak DEG'ler, NAFLD-DEG'ler ve MI-DEG'ler arasındaki örtüşmeden türetildi ve ortak DEG'ler arasında 13 yukarı regüle DEG ve 1 aşağı regüle DEG tanımlandı (Şekil 2A).
NAFLD ve MI'ya özgü DEG'lerin yanı sıra her iki bozukluk için ortak olanların belirlenmesi, bu hastalıkların altında yatan moleküler süreçler hakkında değerli bilgiler sağlar. Her iki durumla bağlantılı farklı ve paylaşılan gen ekspresyon modellerini anlamak, NAFLD ve MI'nın patofizyolojisini açıklığa kavuşturmaya yardımcı olur ve terapötik müdahale için potansiyel moleküler hedefleri belirleyebilir. Co-DEG'ler hakkında daha fazla araştırma, bu iki bozukluk arasındaki etkileşim için gerekli olan kritik düzenleyicileri veya yolları ortaya çıkarabilir ve NAFLD ve MI ile ilişkili olumsuz sağlık sonuçlarını hafifletmeyi amaçlayan hedefe yönelik tedavilerin geliştirilmesini kolaylaştırabilir.
Zenginleştirme analizi
GO analizi, NAFLD DEG'lerin esas olarak aşağıdaki biyolojik süreçlerde (BP) zenginleştirildiğini ortaya koymuştur: yağ hücresi farklılaşması, lipopolisakkarite yanıt ve çok hücreli organizma süreçleri (p < 0.05, Şekil 3A). Hücresel bileşenler (CC) için, NAFLD DEG'ler esas olarak fosfatidilinositol 3-kinaz kompleksi, salgı granül lümeni ve sitoplazmik vezikül lümeni ile ilişkilendirildi (p < 0.05, Şekil 3A). Moleküler fonksiyon (MF) açısından, anahtar aktiviteler fosfatidilinositol-3-kinaz düzenleyici aktivitesini, DNA bağlayıcı transkripsiyon aktivatör aktivitesini (RNA polimeraza özgü) ve genel DNA bağlayıcı transkripsiyon aktivatör aktivitesini içeriyordu (p < 0.05, Şekil 3A).
MI-DEG'ler için, BP analizi lökosit kemotaksisi, miyeloid lökosit aktivasyonu ve hücre kemotaksisinde zenginleşme gösterdi (p < 0.05, Şekil 3B). CC analizi, üçüncül granüllerde, fikolin-1 açısından zengin granüllerde ve salgı granül lümeninde zenginleştirmeyi vurguladı (p < 0.05, Şekil 3B). MF analizi, örüntü tanıma reseptör aktivitesinde, RAGE reseptör bağlanmasında ve immün reseptör aktivitesinde zenginleşme olduğunu ortaya koydu (p < 0.05, Şekil 3B).
KEGG zenginleştirme analizi, NAFLD-DEG'lerin aşağıdaki yollarda önemli ölçüde zenginleştirildiğini göstermiştir: IL-17, AGE-RAGE, TNF, osteoklast farklılaşması, sıtma, romatoid artrit, Chagas hastalığı ve JAK-STAT sinyal yolları (p < 0.05, Şekil 3C). MI-DEG'ler IL-17, TNF, lipid metabolizması ve ateroskleroz, toll benzeri reseptör sinyali, C-tipi lektin reseptör sinyali, lejyonelloz, romatoid artrit ve NF-κB sinyal yolakları açısından zenginleştirildi (p < 0.05, Şekil 3D). Hastalık Ontolojisi (DO) zenginleştirme analizi, hem NAFLD hem de MI için ilk üç DEG'nin ateroskleroz, arteriosklerotik kardiyovasküler hastalık ve arterioskleroz ile anlamlı olarak ilişkili olduğunu gösterdi (p < 0.05, Şekil 3E-F).
ÜFE ağ diyagramları analizi
NAFLD için PPI ağ diyagramında, bu durumla ilişkili proteinler arasındaki karmaşık bir etkileşim ağını yansıtan 92 düğüm ve 250 kenar tanımlanmıştır. Benzer şekilde, MI için PPI ağ diyagramı, miyokard enfarktüsünün moleküler manzarasının daha karmaşık bir ağ özelliğini gösteren 117 düğüm ve 587 kenar ortaya çıkardı. Ek olarak, ortak DEG'ler için PPI ağ diyagramları, NAFLD ve MI arasında paylaşılan proteinler arasındaki potansiyel anahtar etkileşimleri vurgulayan 14 düğüm ve 21 kenar tanımladı (Şekil 4A-F).
PPI ağları, terapötik hedeflerin oluşturulması ve analiz edilmesi için değerlidir ve NAFLD ve MI'nın altında yatan moleküler bağlantılar hakkında önemli bilgiler sağlar. NAFLD ve MI'da gözlenen benzersiz ağ topolojileri, bu hastalıklarda rol oynayan farklı patofizyolojik mekanizmaları vurgulamaktadır. Ayrıca, eş-DEG'ler arasındaki paylaşılan bağlantıların keşfi, MI ve NAFLD arasındaki etkileşime aracılık eden potansiyel ortak yollar veya düzenleyici ağlar önermektedir. Bu bağlantılara yönelik daha fazla araştırma, müdahale ve tedavi geliştirme için yeni moleküler hedefleri ortaya çıkarabilir ve potansiyel olarak bu karmaşık hastalıklar için yeni tedavi seçenekleri sunabilir.
Aday merkezi DEG taraması
SVM-RFE algoritması17, potansiyel kritik DEG'leri taramak için kullanıldı ve GSE89632'da 6 genin ve GSE66360'de 4 genin tanımlanmasıyla sonuçlandı (Şekil 5A,B). Benzer şekilde, LASSO algoritması19, aday kritik DEG'leri tanımlamak için kullanıldı ve GSE89632'da 4 gen ve GSE66360'de 5 gen verdi (Şekil 5C,D). Özellikle, bir Venn şeması, SVM-RFE, LASSO ve ko-PPI ağ analizleri ile tanımlanan hub DEG'nin (THBS1) kesişimini gösterdi ve hem NAFLD hem de MI patogenezindeki önemini vurguladı (Şekil 5F).
Bu gelişmiş makine öğrenimi algoritmaları, MI ve NAFLD ile ilişkili temel DEG'leri tanımlamak için sağlam bir çerçeve sağladı ve terapötik veya tanısal hedefler olarak potansiyelleri hakkında değerli bilgiler sundu. THBS1'in çoklu analitik tekniklerle bir hub geni olarak tanımlanması, her iki hastalığın altında yatan moleküler yollardaki önemini vurgulamaktadır. THBS1'in işlevsel önemi ve ko-PPI ağı içindeki etkileşimleri üzerine daha fazla araştırma, NAFLD ve MI'yi birbirine bağlayan yeni mekanizmaları aydınlatabilir ve potansiyel olarak hedefe yönelik tedavilerin ve hassas tıp stratejilerinin önünü açabilir.
Bir hub DEG'lerin tanılama değeri
Hem NAFLD hem de MI veri kümelerinde tanımlanan hub DEG'lerin tanısal verimliliğini değerlendirmek için ROC analizi yapılmıştır. Şekil 6A, B'de gösterildiği gibi, THBS1, NAFLD hastalarında 0.981 (% 95 CI: 0.949-1.000) ve MI hastalarında 0.900 (% 95 CI: 0.834-0.956) AUC ile yüksek ayırt edici güç göstermiştir. THBS1'in tanısal bir biyobelirteç olarak güçlü performansı, NAFLD, MI ve sağlıklı kontroller arasında ayrım yapmada potansiyel kullanışlılığını vurgulamaktadır.
Bu sonuçlar, THBS1'in hastalık durumu için değerli bir belirteç olarak hizmet edebileceğini ve klinisyenlere risk değerlendirmesi ve erken tanımlama için yararlı bir araç sunabileceğini göstermektedir. THBS1'in klinik uygulamaya entegrasyonunu kolaylaştırmak ve hasta bakımı ve yönetimini iyileştirmek için, çeşitli hasta popülasyonlarında ve klinik ortamlarda tanısal doğruluğunu doğrulamak için daha fazla doğrulama çalışmasına ihtiyaç vardır.
İmmün infiltrasyon analizi
ssGSEA, NAFLD/MI ve kontrol grubu (CON) arasında bağışıklıkla ilişkili 29 geni analiz etmek için yapıldı. CON grubu ile karşılaştırıldığında, NAFLD ve MI gruplarında, özellikle CCR, MHC sınıf I, nötrofiller, parainflamasyon ve Tfh hücreleri için immün hücre infiltrasyonu önemli ölçüde artmıştır (p < 0.05, Şekil 7A, B). Tersine, immün hücre infiltrasyonu, özellikle CD8 + T hücreleri, sitolitik aktivite ve tümör infiltrasyonu (TIL) için CON grubuna göre NAFLD ve MI gruplarında önemli ölçüde azalmıştır (p < 0.05, Şekil 7C, D).
Bu sonuçlar, hem NAFLD hem de MI'da immün hücre infiltrasyonunun düzensizliğini önermekte ve bu koşullarla ilişkili karmaşık immünolojik manzarayı vurgulamaktadır. İmmün hücre bileşiminde gözlenen değişiklikler, bu hastalıkların gelişimi ve patofizyolojisinin altında yatan immünolojik süreçler hakkında değerli bilgiler sağlar. Bu immün özelliklerin daha iyi anlaşılması, müdahale için yeni terapötik hedefleri ortaya çıkarabilir ve NAFLD ve MI'lı hastaların immünolojik profillerine dayalı olarak kişiselleştirilmiş tedavi planlarının geliştirilmesini destekleyebilir.

Şekil 1: THBS1'i tanımlamak için tıbbi karar destek sisteminin tasarım sırası. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Venn diyagramları, volkan diyagramları ve ısı haritaları. (A) GSE89632 ve GSE66360 için Venn şeması. (B) GSE89632'da diferansiyel olarak ifade edilen genlerin (DEG'ler) bir volkan diyagramı. (C) GSE66360'daki DEG'lerin volkan diyagramı. (D) GSE89632'daki DEG'lerin bir ısı haritası diyagramı. (E) GSE66360'deki DEG'lerin ısı haritası diyagramı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Diferansiyel olarak ifade edilen genlerin (DEG'ler) zenginleştirme analizi. (A) İlk beş NALFD-DEG, biyolojik süreç (BP), hücresel bileşen (CC) ve moleküler fonksiyonda (MF) gen ontolojisini (GO) zenginleştirmiştir. (B) BP, CC ve MF'de GO'yu zenginleştiren ilk beş MI-DEG. (C) İlk sekiz NALFD-DEG, Kyoto genler ve genomlar ansiklopedisi (KEGG) sinyal yolaklarını zenginleştirdi. (D) İlk sekiz MI-DEG, KEGG sinyal yollarını zenginleştirdi. (E) İlk beş NALFD-DEG zenginleştirilmiş hastalık ontolojisi (DO). (F) DO'nun zenginleştirilmiş ilk beş MI-DEG'si. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Protein-protein etkileşimi (PPI) ağ diyagramları. (A) String çevrimiçi platformundan elde edilen alkolsüz yağlı karaciğer hastalığının (NAFLD) bir PPI ağ diyagramı. (B) Cytoscape'den elde edilen NAFLD'nin bir PPI ağ diyagramı. (C) String çevrimiçi platformundan elde edilen miyokard enfarktüsünün (MI) bir PPI ağ diyagramı. (D) MI'nın bir PPI ağ diyagramı Cytoscape elde edildi. (E) Protein etkileşimlerinin bir PPI ağ diyagramı. (F) IL1B ve FOS'un bir PPI ağ diyagramı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Aday hub DEG taraması. (A) NAFLD'de SVM-RFE tarafından elde edilen altı önemli DEG. (B) Miyokard enfarktüsünde (MI) SVM-RFE ile elde edilen dört önemli DEG. (C) NAFLD'de LASSO tarafından elde edilen dört önemli DEG. (D) MI'da LASSO tarafından elde edilen beş önemli DEG. (E) Yukarıdakilerden elde edilen yalnızca bir DEG, Venn şemasında sonuçlanır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6: Bir hub diferansiyel olarak ifade edilen genlerin (DEG'ler) tanısal değeri. (A) NAFLD'deki ROC eğrileri. (B) MI'daki ROC eğrileri. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 7: Alkolsüz yağlı karaciğer hastalığı (NAFLD) ve miyokard enfarktüsünde (MI) insızan immün hücrelerin dağılımı ve THBS1 ile infiltre eden immün hücreler arasındaki korelasyon. (A) NAFLD'de sızan bağışıklık hücrelerinin dağılımı. (B) MI'da sızan bağışıklık hücrelerinin dağılımı. (C) NAFLD'de THBS1 ile sızan bağışıklık hücreleri arasındaki korelasyon. (D) MI'da THBS1 ile sızan bağışıklık hücreleri arasındaki korelasyon. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Kısaltma | Adlandırma |
| AUC | Eğrinin altındaki alan |
| BP | Biyolojik Süreç |
| CC | Hücresel Bileşen |
| CON | Denetim |
| DEG | Diferansiyel olarak ifade edilen genler |
| YAPMAK | Hastalık Ontolojisi |
| GİTMEK | Gen Ontolojisi |
| KEGG'İN DEVAM | Kyoto Genler ve Genomlar Ansiklopedisi |
| KEMENT | En az mutlak büzülme ve seçim operatörü |
| MF | Moleküler fonksiyon |
| MI | Miyokard Enfarktüsü |
| NAFLD (Kuzey Afrika Cumhuriyeti) | Alkolsüz Yağlı Karaciğer Hastalığı |
| PPİ | Protein-Protein Etkileşimi |
| ROC | Alıcı Operatör Karakteristik Eğrileri |
| ssGSEA | tek örnekli Gen Seti Zenginleştirme Analizi |
| SVM-RFE | Vektör makinesi özyinelemeli özellik eleme desteği |
| THBS1 | Trombospondin 1 |
Tablo 1: Deneyde kullanılan simülasyon parametreleri.