综述：人类与犬类特应性皮炎转录组的比较：从“同一健康”视角进行的荟萃分析和综述

特应性皮炎基因表达差异及跨物种通路研究，通过整合人类和犬类皮肤样本的转录组数据，发现15个保守差异表达基因，涉及IL-27信号、Th17和JAK-STAT通路，并揭示HSD11B1、IL-34、NELL2等基因在物种间的表达差异。

作者：王宇 | 吉莉安·M·里士满 | 拉蒙·M·阿尔梅拉

美国乔治亚州亚特兰大莫尔豪斯医学院

摘要

特应性皮炎（AD）是一种常见的慢性炎症性皮肤病，影响人类和动物，包括狗。这两种物种的发病机制复杂多样，但存在显著相似之处。尽管已经分别分析了多种转录组数据，但比较性研究仍然相对较少。我们对来自狗和人类受影响皮肤的基因表达数据集进行了元分析。通过对两个犬类数据集中的差异表达基因（DEGs）进行富集分析，发现了一条由IL-27介导的信号通路。此外，在研究了两个来自人类的GEO数据集和两个来自犬类的数据集后，我们确定了十五个在所有数据集中都共有的差异表达基因（p < 0.05）。上调基因的富集分析表明，S100A8和S100A9与Th17信号通路相关，而FHL1和STAT1与JAK-STAT信号通路相关。CCL13作为一种Th2相关的趋化因子，在犬类和人类的AD中都表现出表达增加。因此，这些蛋白质可能成为这两种物种AD的潜在生物标志物和治疗靶点。此外，三种基因产物——HSD11B1、IL-34和NELL2——在患有AD的人类和狗中表现出不同的表达模式，这表明特定基因在跨物种的AD发病机制中可能具有不同的作用。

引言

特应性皮炎（AD）是一种高度常见的慢性炎症性皮肤病（Traidl-Hoffmann等人，2024年）。其发病机制复杂且多因素驱动，通常表现为表皮屏障异常和由于遗传与环境因素相互作用引起的免疫学变化（Yang等人，2020年）。该疾病影响近20%的儿童和3%的成人（Nutten，2015年）。AD被归类为一种过敏性疾病，与日后发展为过敏性鼻炎、食物过敏或哮喘的风险增加有关，这一过程被称为“过敏进程”（Paller等人，2019年；Tang和Li，2024年；Traidl-Hoffmann等人，2024年）。

除了人类，狗也会自然患上AD。狗患AD的发病率正在上升（Drechsler等人，2024年）。目前认为，人类和犬类的AD都是复杂的多因素炎症综合征（Marsella，2021年；Werfel等人，2016年）。2023年国际动物过敏性疾病委员会（ICADA）将犬类AD定义为“一种遗传性的、通常伴有瘙痒的、主要由T细胞驱动的炎症性皮肤病，涉及皮肤屏障异常、过敏原致敏和微生物群失调之间的相互作用”（Eisenschenk等人，2024年）。在犬类AD中，某些品种具有较高的易感性，但迄今为止尚未确定明确的遗传标记物（Eisenschenk等人，2024年；Jaeger等人，2010年）。从临床和免疫学角度来看，犬类AD与人类AD有很强的相似性（Marsella和De Benedetto，2017年；Santoro等人，2015年）。虽然人类除了皮肤症状外还可能出现呼吸道症状，但狗通常仅表现出皮肤症状，主要表现为红斑和瘙痒，影响口鼻部、颈部、胸部、耳廓、眼周区域以及前臂、腋窝和腹股沟区域（Bizikova等人，2015年；Hensel等人，2015年；Hightower等人，2010年；Marsella和De Benedetto，2017年）。

尽管已经从患有AD的人类和狗的病变皮肤和非病变皮肤活检中获得了多种转录组数据（Olivry等人，2016年；Plager等人，2012年；Tengvall等人，2020年），但直接分析和比较这两个物种的研究很少（Freudenberg等人，2019年；Ghosh等人，2015年）。此外，不同研究团队报告的差异表达基因（DEGs）列表存在显著差异（Ghosh等人，2015年）。因此，分析多样化的微阵列数据集以确定人类和犬类AD的标志性基因并识别表型和相关的诊断生物标志物至关重要。本研究旨在通过公开可用的数据集的元分析，识别与疾病相关的基因和通路，并突出潜在的治疗靶点。

材料与方法

我们从NCBI GEO（基因表达综合数据库）数据库中获取了两个犬类和两个人类AD数据集。首先，我们分析了各个数据集。根据p值（经过多重检验校正的p值）识别并排列了差异表达基因（DEGs）。选择符合条件的数据集需满足以下标准：1）数据集必须将AD患者与健康对照组进行比较；2）样本来自皮肤活检；3）数据集可用于GEO2R分析。

犬类差异表达基因的生物信息学分析及潜在分子通路和功能类别的富集分析

我们从NCBI GEO数据库中选择了GSE58442和GSE74136来研究犬类的差异表达基因（DEGs），并确定该物种的标志性基因。使用DNA微阵列来评估全局基因表达谱。由于缺乏适用于GEO2R分析的犬类AD数据集，因此采用了替代方法。本研究比较了暴露于尘螨24小时或48小时后的敏感型特应性比格犬的皮肤活检样本与健康对照组的样本。

讨论

对犬类特应性皮炎（AD）数据集的富集分析确定了五个与IL-27信号通路相关的标志性基因（IL6ST、OASL、OAS2、OAS1、STAT1）。这条通路特别值得关注，因为它在人类AD中起着重要作用，IL-27在人类慢性AD病变中表达（Wittmann等人，2009年），并且被认为与1型IFN信号通路在疾病发病机制中协同作用（Teo等人，2024年）。虽然IL-27与人类AD的发病机制有关，但其功能

结论

本文直接分析和比较了人类和犬类的AD，确定了每个物种两个数据集中十五个共有的差异表达基因（p < 0.05）。上调基因的富集分析表明，Th17信号通路和JAK-STAT信号通路可能在人类和犬类的AD发病机制中起重要作用。本研究为潜在的诊断生物标志物提供了有价值的见解，并强调了未来的研究方向。

资助

本研究未获得公共部门、商业部门或非营利组织的任何特定资助。

伦理批准

不适用。

作者贡献声明

王宇：撰写——初稿、方法论、概念构思。 吉莉安·M·里士满：撰写——审稿与编辑、监督。 拉蒙·M·阿尔梅拉：撰写——审稿与编辑、监督。

利益冲突声明

RMA和JMR是“兽医和人类患者皮肤状况诊断”用途专利的发明人。JMR还是针对CXCR3（专利号0#15/851,651）和IL15（专利号62489191）治疗白癜风的用途专利的发明人。其余作者声明没有利益冲突。

致谢

作者感谢里士满博士和马萨诸塞大学陈医学院皮肤病学系为莫尔豪斯医学院的学生提供研究机会。