通过生物信息学分析及实验验证，确定IL1RN、MUC1和SERPINA1为溃疡性结肠炎相关肠纤维化中与神经内分泌肿瘤相关的关键生物标志物

摘要

背景

溃疡性结肠炎（UC）的长期反复发作可能导致肠纤维化（IF），进而严重影响患者的预后。中性粒细胞外陷阱（NETs）已被认为是多种纤维化疾病的重要致病因素；然而，它们在UC相关肠纤维化（UC-IF）中的作用及调控机制仍有待系统阐明。因此，确定NETs参与UC-IF的关键调控基因对于该疾病的诊断和治疗具有重要意义。

方法

在本研究中，我们通过公共数据库分析了UC患者的基因表达谱，并筛选出与中性粒细胞外陷阱相关的差异表达基因（NET-DEGs），共鉴定出99个此类基因。随后通过富集分析探讨了这些基因所涉及的生物学过程。此外，还利用机器学习算法筛选出了5个可能具有关键作用的NET-DEGs。基于这5个基因，结合蛋白质-蛋白质相互作用网络分析、肠纤维化相关基因集变异分析以及免疫浸润分析，我们找到了与UC-IF相关的NET相关生物标志物。最后，我们建立了UC-IF的体内小鼠模型，以验证生物信息学分析的结果。

结果

分析表明，IL1RN、MUC1和SERPINA1是一组新的与UC-IF相关的NET相关生物标志物。这些基因在免疫反应、白细胞介素信号通路、O-糖链生物合成以及黏膜屏障相关通路中表达显著。此外，这些基因与多种免疫细胞类型呈正相关，包括中性粒细胞、巨噬细胞（M0和M1）以及树突状细胞，这些细胞共同参与了UC中的免疫失调，从而促进了UC-IF的发病机制。值得注意的是，动物实验进一步证实了UC-IF小鼠肠道组织中这些基因的表达异常升高，这一结果与生物信息学分析的结果一致。

结论

作为与UC-IF相关的NET生物标志物，IL1RN、MUC1和SERPINA1为UC-IF的临床诊断、治疗以及转化研究提供了新的思路。