骨关节炎过程中葡萄糖代谢基因的筛选与验证

文题释义：

骨关节炎：又称退行性骨关节炎或老年性骨关节病，是一种常见于中老年人的关节疾病。骨关节炎主要是由于关节软骨随着年龄的增长而逐渐磨损、退变，导致关节面不平整，使关节活动受阻并引发疼痛。

生物信息学：是一门交叉学科，它结合了生物学、计算机科学和数学等多个领域的知识，旨在利用计算机技术和数据分析手段，对生物信息进行获取、处理、存储、分析和解释，在药物设计、疾病诊断、个性化医疗等方面具有广泛的应用前景。

背景：葡萄糖代谢过程在维持机体正常生理功能中扮演着至关重要的角色，当葡萄糖代谢出现紊乱时，可能会导致一系列的健康问题。目前，骨关节炎中葡萄糖代谢相关分子机制和潜在基因靶点有待进一步研究。

目的：通过生物信息学方法分析骨关节炎中葡萄糖代谢相关基因，并利用体外细胞实验加以验证，以期为葡萄糖代谢角度防治骨关节炎提供新的思路。

方法：使用GEO数据库和GeneCards数据库筛选出骨关节炎差异表达基因和葡萄糖代谢相关基因，两者取交集，得到骨关节炎和葡萄糖代谢共同相关的基因集合，采用GO和KEGG富集分析筛选这些基因的功能和通路。为了进一步研究这些基因之间的相互作用，构建蛋白-蛋白互作网络，并利用Cytoscape软件的计算方法来识别骨关节炎葡萄糖代谢的关键基因(Hub基因)。此外，采用CIBERSORT算法对GSE98918数据集免疫细胞浸润分析。最后通过体外细胞实验验证Hub基因的表达情况。

结果与结论：①共获得134个骨关节炎葡萄糖代谢相关基因。②GO富集分析表明其主要参与对有毒物质的反应、炎症反应的正调节、对脂多糖的反应等过程。③KEGG富集分析表明其与PI3K-Akt信号通路、白细胞介素17信号通路、糖尿病并发症中的AGE-RAGE信号通路密切相关。④免疫浸润分析得到的主要免疫浸润细胞为巨噬细胞、单核细胞、静息状态下的NK细胞、调节性T细胞、CD8+ T细胞。⑤体外细胞实验结果显示：相比于对照组，实验组中Hub基因SERPINF1、TAC1、GLUL、APOE、TMEM176A表达具有显著差异，HLA-DRA的mRNA表达没有统计学意义。结果显示：SERPINF1、TAC1、GLUL、APOE、TMEM176A可作为骨关节炎葡萄糖代谢的关键基因，有望成为防治骨关节炎的新靶点。

https://orcid.org/0009-0000-4591-2343(柳可心)；https://orcid.org/0000-0003-4031-1316(王建忠)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 骨关节炎, 葡萄糖代谢, 生物信息学, 差异表达基因, PPI网络, 免疫浸润, 富集分析, 工程化组织构建