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基于WGCNA和机器学习筛选帕金森病免疫相关关键基因

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中南大学学报（医学版） 2024年第2期49卷 207-219页

作者：黄一铭王爱民王凤琳徐雅琪张文婧石福艳王素珍山东第二医科大学公共卫生学院卫生统计学教研室山东潍坊261053

目的:在帕金森病的发病过程中,免疫系统的异常激活和炎症反应起着重要作用。然而,目前对于免疫相关关键基因在帕金森病发生和发展中的具体作用和作用机制的了解仍然有限。本研究旨在通过加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expres... 详细信息

目的:在帕金森病的发病过程中,免疫系统的异常激活和炎症反应起着重要作用。然而,目前对于免疫相关关键基因在帕金森病发生和发展中的具体作用和作用机制的了解仍然有限。本研究旨在通过加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)和机器学习筛选帕金森病免疫相关关键基因。方法:从基因表达综合(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库下载基因芯片数据,采用WGCNA筛选出与帕金森病相关的重要基因模块;将重要模块中的基因导出,绘制帕金森病重要相关基因与免疫相关基因的韦恩图,从而筛选出帕金森病免疫相关基因。采用基因本体(gene ontology,GO)分析和京都基因和基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)深入分析免疫相关基因的功能及参与的信号通路。通过R语言的CIBERSORT包进行免疫细胞浸润分析。采用生物信息学方法和3种机器学习方法[最小绝对收缩和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)回归、随机森林(random forest,RF)和支持向量机(support vector machine,SVM)]对筛选出的帕金森病免疫相关基因进行进一步筛选研究,绘制4种方法筛选的差异表达基因的韦恩图,筛选交集基因即中心节点(hub node,hub)基因。通过STRING数据库搜索帕金森病hub基因的下游蛋白质,绘制蛋白质互作网络图。结果:筛选出帕金森病重要模块基因中与免疫相关的基因218个,其中45个为上调基因,50个为下调基因。富集分析结果显示218个基因主要在免疫系统对外来物反应和病毒感染通路富集。免疫浸润分析结果表明,CD4^(+)T细胞、NK细胞、CD8^(+)T细胞、B细胞在帕金森病患者样本中的浸润百分率较高,静息NK细胞、静息CD4^(+)T细胞在帕金森病患者样本中显著浸润。4种方法筛选出的hub基因为ANK1基因。交集基因蛋白质互作网络分析结果显示,ANK1基因翻译表达的11个蛋白质主要参与信号转导、铁稳态调节及免疫系统激活等功能。结论:通过WGCNA和机器学习方法,筛选出帕金森病免疫相关关键基因ANK1,该基因可能成为帕金森病诊断和治疗的候选靶点。

关键词：加权基因共表达网络分析机器学习帕金森病免疫 ANK1基因

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基于基因组学数据的缺血性脑卒中免疫分子标志物的鉴定

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中华疾病控制杂志 2024年第6期28卷 664-671页

作者：张文婧徐雅琪黄一铭王凤琳王爱民王清华石福艳潍坊医学院公共卫生学院卫生统计学教研室潍坊261053

目的基于基因组学数据,探索缺血性脑卒中免疫相关分子标志物,为缺血性脑卒中的预防和临床治疗提供理论依据。方法选取基因表达综合数据库(gene expression omnibus,GEO)中GSE16561和GSE58294两个数据,对缺血性脑卒中相关免疫分子标志物... 详细信息

目的基于基因组学数据,探索缺血性脑卒中免疫相关分子标志物,为缺血性脑卒中的预防和临床治疗提供理论依据。方法选取基因表达综合数据库(gene expression omnibus,GEO)中GSE16561和GSE58294两个数据,对缺血性脑卒中相关免疫分子标志物进行分析和探索。基于免疫学数据库和分析网站(the immunology database and analysis portal,ImmPort)数据库,获取免疫相关的基因,分析其在缺血性脑卒中组和正常对照组中的差异表达,鉴定差异表达免疫基因(differentially expressed immune genes,DEIGs),并利用蛋白质互作网络(protein-protein interaction,PPI)鉴定免疫相关的关键基因。基于DEIGs进行通路富集分析,发现缺血性脑卒中可能富集的分子信号通路。最后,基于CIBERSORT算法评估22种免疫细胞的浸润丰度,并计算其在缺血性脑卒中组和正常对照组中的差异,以此推断缺血性脑卒中相关的免疫细胞。结果差异分析结果表明37个DEIGs在两组间差异均有统计学意义(均P组表达数据鉴定了缺血性脑卒中相关的免疫基因、免疫信号通路和免疫细胞,从3个分子水平上揭示了与缺血性脑卒中相关的免疫分子标志物,对缺血性脑卒中的有效防控和治疗策略的制定具有重要意义。

关键词：缺血性脑卒中免疫基因信号通路免疫细胞分子标志物组学数据

内质网应激在妊娠期糖尿病中的作用及生物活性成分防治的研究进展

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中国病理生理杂志 2024年第7期40卷 1316-1323页

作者：胡楠楠赵成奥高芹翟庆峰山东第二医科大学公共卫生学院山东潍坊261053 济宁医学院公共卫生学院山东济宁272113

妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus,GDM)全球患病率约为13.4%,且呈逐年上升趋势。然而,GDM发病机制尚不明确,普遍认为胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)和胰岛β细胞损伤是其关键病理机制。内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)通过内质网跨膜蛋白IRE1α、PERK和ATF6介导3条经典的未折叠蛋白响应通路参与脂肪、肝脏、骨骼肌和胎盘等组织的IR,通过细胞凋亡、焦亡和自噬介导β细胞损伤,因此ERS可能会成为防治GDM的潜在靶点。该综述探讨了ERS在GDM的IR和β细胞功能障碍的作用,并阐述了生物活性物质基于ERS途径对GDM的防治作用。

关键词：妊娠期糖尿病内质网应激胰岛素抵抗 β细胞损伤生物活性成分

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空降兵半蹲式着陆的踝关节冠状面倾斜角度和周围相关肌肉负荷同步分析

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中华劳动卫生职业病杂志 2024年第7期42卷 498-503页

作者：王亦君吴磊周照博魏怡黄新宇刘涛武汉科技大学医学院公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学教研室武汉430065

目的通过模拟空降兵半蹲式着陆现场试验,探讨着陆过程中踝关节稳定度与踝关节周围相关肌肉负荷之间的关系,以及踝关节保护支具(PAB)对踝关节内翻和踝关节周围相关肌肉负荷的影响。方法于2021年8月,随机选取37名男性空降兵为研究对象,分... 详细信息

目的通过模拟空降兵半蹲式着陆现场试验,探讨着陆过程中踝关节稳定度与踝关节周围相关肌肉负荷之间的关系,以及踝关节保护支具(PAB)对踝关节内翻和踝关节周围相关肌肉负荷的影响。方法于2021年8月,随机选取37名男性空降兵为研究对象,分别在有无穿戴PAB的情况下,以半蹲式姿势在1.5 m和2.0 m跳台进行跳伞着陆训练,对该过程中踝关节冠状面倾斜角度和踝关节周围相关肌肉最大自主收缩的百分比(MVC%)进行测量并进行相关性分析,同时分析穿戴PAB对冠状面倾斜角度和踝关节周围相关肌肉的影响作用。结果半蹲式着陆过程中,空降兵穿PAB和未穿PAB时胫骨前肌、外侧腓肠肌和腓骨长肌MVC%与踝关节冠状面倾斜角度均呈正相关(P学意义(P学意义(P学意义(P学意义(P<0.05)。结论穿戴PAB能降低踝关节冠状面倾斜角度,提高踝关节稳定性,减少外侧腓肠肌着陆时的肌肉负荷,并在着陆后减轻胫骨前肌肌肉负荷,但在着陆瞬间增加了腓骨长肌肌肉负荷。

关键词：踝关节跳伞落地踝关节内翻肌肉负荷相关性

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肠道菌群与帕金森病关系的研究进展

微生物学报 2024年

作者：王玉静解瑞宁贾双双李雅青乔艺山东第二医科大学公共卫生学院济宁医学院公共卫生学院

帕金森病是一种常见的神经退行性疾病，严重威胁着中老年人的健康，然而目前帕金森病的发病机制尚不完全明确。近年的研究显示，肠道菌群在帕金森病的发生发展中发挥重要角色，肠道菌群及其代谢物通过微生物-肠-脑轴影响机体的肠道黏膜... 详细信息

帕金森病是一种常见的神经退行性疾病，严重威胁着中老年人的健康，然而目前帕金森病的发病机制尚不完全明确。近年的研究显示，肠道菌群在帕金森病的发生发展中发挥重要角色，肠道菌群及其代谢物通过微生物-肠-脑轴影响机体的肠道黏膜屏障、神经炎症、内分泌等方面进而参与到帕金森病的发生发展中。而肠道菌群可通过补充益生菌、粪菌移植、饮食调整，中医药干预等多种途径进行调控，是帕金森病防治的重要靶点。本文对肠道菌群在帕金森病中的可能发病机制进行综述，并进一步探讨肠道菌群失调的防治现状。

关键词：帕金森病肠道菌群肠道菌群代谢产物

基于心脑血管疾病发病风险预测的CatBoost算法和贝叶斯网络模型分析

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吉林大学学报（医学版） 2024年第4期50卷 1044-1054页

作者：王爱民王凤琳黄一铭徐雅琪张文婧丛显铸苏维强王素珍高梦瑶李爽孔雨佳石福艳陶恩学山东第二医科大学公共卫生学院卫生统计学教研室山东潍坊261053 山东第二医科大学基础医学院山东潍坊261053

目的:筛选影响心脑血管疾病发病的主要特征变量,基于排序前10位的特征变量构建心脑血管疾病发病风险贝叶斯网络模型,为心脑血管疾病发病风险预测提供参考。方法:从英国生物样本(UK Biobank)数据库中纳入315896例参与者和相关变量,通过... 详细信息

目的:筛选影响心脑血管疾病发病的主要特征变量,基于排序前10位的特征变量构建心脑血管疾病发病风险贝叶斯网络模型,为心脑血管疾病发病风险预测提供参考。方法:从英国生物样本(UK Biobank)数据库中纳入315896例参与者和相关变量,通过类别型特征提升(CatBoost)算法进行特征选择,将所有参与者按7∶3比例随机分为训练集和测试集,并基于最大最小爬山(MMHC)算法构建贝叶斯网络模型。结果:本研究中人群心脑血管疾病患病率为28.8%。CatBoost算法筛选的排名前10位变量分别为年龄、体质量指数(BMI)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、总胆固醇(TC)、甘油三酯-葡萄糖(TyG)指数、家族史、载脂蛋白A/B比值、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、吸烟状态和性别。CatBoost训练集模型受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)为0.770,模型准确性为0.764;验证集模型AUC为0.759,模型准确性为0.763。临床效能分析,训练集阈值范围为0.06~0.85,验证集阈值范围为0.09~0.81。心脑血管疾病发病风险贝叶斯网络模型分析,年龄、性别、吸烟状态、家族史、BMI和载脂蛋白A/B比值与心脑血管疾病直接相关,是心脑血管疾病发生的重要风险因素,TyG指数、HDL-C、LDL-C和TC通过影响BMI和载脂蛋白A/B比值间接影响心脑血管疾病的发生风险。结论:控制BMI、载脂蛋白A/B比值和吸烟行为,可以降低心脑血管疾病的发病风险。贝叶斯网络模型可用于预测心脑血管疾病发病风险。

关键词：心脑血管疾病 CatBoost算法贝叶斯网络风险推理

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烟台市成年男性居民吸烟变化情况及影响因素分析

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中国卫生统计 2024年第1期41卷 113-116页

作者：林杨陈琦李佳琏刘文昊陈裕玺孙红卫王玖滨州医学院公共卫生学院卫生统计学教研室 264003

目的了解烟台市成年居民2017年、 2021年吸烟变化趋势及影响因素,为政府部门以及相关机构采取针对性措施提供依据。方法采取多阶段分层抽样方法,于2017年、 2021年对在芝罘区居住6个月及以上,且年龄大于或等于18岁的男性居民进行横断... 详细信息

目的了解烟台市成年居民2017年、 2021年吸烟变化趋势及影响因素,为政府部门以及相关机构采取针对性措施提供依据。方法采取多阶段分层抽样方法,于2017年、 2021年对在芝罘区居住6个月及以上,且年龄大于或等于18岁的男性居民进行横断面调查,由经过统一培训的调查员采用问卷调查、以面对面询问的方式进行。单因素分析采用Wilcoxon秩和检验和卡方检验,多因素分析采用logistic回归分析。结果 2021年各年龄段吸烟率较2017年均有所下降,标化后整体吸烟率由2017年的37.89%降低为2021年的30.80%(χ^(2)=12.669,P学历越低,吸烟率越高,以本科及以上学历为参考,小学及以下(OR=2.161, 95%CI=1.077~4.335)和初中大专(OR=1.795, 95%CI=1.132~2.848)吸烟率更高;饮酒频率越高,吸烟的概率越高(OR=1.196, 95%CI=1.047~1.367);过量饮酒频率越高,吸烟的概率越高(OR=1.445, 95%CI=1.184~1.764);吸烟致病风险认知越高,吸烟概率越低(OR=0.877, 95%CI=0.806~0.954);职业方面,以当前未就业者/专业技术人员为参考,商业/服务业人员吸烟概率较大(OR=1.761, 95%CI=1.241~2.499);每周早餐次数越多,吸烟概率越低(OR=0.660, 95%CI=0.541~0.805)。结论烟台市居民控烟效果整体较好,但部分人群吸烟率仍然很高,要针对重点人群采取针对性的控烟措施。

关键词：吸烟影响因素变化趋势烟草控制健康教育

生命早期6:2 Cl-PFESA暴露对子代小鼠海马AMPA受体基因表达的影响

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环境与职业医学 2024年第5期41卷 552-559页

作者：王瑞文姚雅平蔡景双曲芙林金晓霞沈阳医学院公共卫生学院职业卫生与职业医学教研室辽宁沈阳110034

[背景]6:2氯代多氟醚基磺酸(6:2 Cl-PFESA)具有十分强大的生物蓄积性和胎盘屏障穿透力,还可穿过血脑屏障。然而,其生命早期暴露对子代产生神经发育毒性的机制尚为未知。[目的]通过建立6:2 Cl-PFESA暴露动物模型,探究生命早期6:2 Cl-PFES... 详细信息

[背景]6:2氯代多氟醚基磺酸(6:2 Cl-PFESA)具有十分强大的生物蓄积性和胎盘屏障穿透力,还可穿过血脑屏障。然而,其生命早期暴露对子代产生神经发育毒性的机制尚为未知。[目的]通过建立6:2 Cl-PFESA暴露动物模型,探究生命早期6:2 Cl-PFESA暴露对仔鼠生长发育及海马α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸(AMPA)受体基因表达的影响。[方法]将30只昆明种孕鼠随机分为对照组以及2、10、50和250μg·L^(-1)6:2 Cl-PFESA暴露组,从受孕第1天开始以自由饮水方式暴露相应剂量的6:2 Cl-PFESA,至泌乳结束。仔鼠于出生后(PND)第21天断乳,通过自由饮水方式继续进行6:2 Cl-PFESA暴露。记录仔鼠出生体重和体长作为本次实验基础数据。各组仔鼠于PND7、PND21和PND35分别麻醉后处死,取脑组织并剥离海马,透射电镜观察神经元突触超微结构,实时荧光逆转录聚合酶链式反应法检测AMPA受体GluR1、GluR2和GluR3的基因表达变化情况。PND35仔鼠于处死前进行Morris水迷宫实验观察仔鼠空间学习记忆能力情况。[结果]10、50、250μg·L^(-1)6:2 Cl-PFESA暴露组仔鼠的出生体重和体长分别为(2.23±0.36)、(1.92±0.20)、(1.88±0.31)g和(33.73±0.98)、(32.91±1.30)、(32.52±2.07)mm,均低于对照组(2.78±0.35)g和(36.46±2.34)mm(P组、第5天的10、50以及250μg·L^(-1)6:2 Cl-PFESA暴露组仔鼠较比对照组逃避潜伏期延长(P组仔鼠的穿越平台次数、250μg·L^(-1)6:2 Cl-PFESA暴露组仔鼠的目标象限停留时间与对照组相比均减少(P组与对照组相比,仔鼠突触后致密物变薄、突触间隙增宽。不同发育阶段的250μg·L^(-1)6:2Cl-PFESA暴露组仔鼠海马中GluR1、GluR2和GluR3的mRNA表达水平与对照组相比均下降(P组以外,发育早期6:2 Cl-PFESA暴露可以对各阶段仔鼠海马中GluR1、GluR2和GluR3的mRNA表达水平产生不同程度的抑制作用(P组仔鼠海马中GluR3 mRNA的表达水平在PND21时呈现最大抑制效应;而暴露组仔鼠海马GluR1、GluR2和GluR3 mRNA的表达水平均在PND35下降最少。[结论]生命早期6:2 Cl-PFESA暴露会影响仔鼠的生长发育,改变仔鼠海马突触结构,降低其学习记忆能力,这可能与其在各发育阶段中对仔鼠海马AMPA受体亚基GluR1、GluR2和GluR3基因表达水平的抑制作用有关。

关键词： α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸受体 6:2氯代多氟醚基磺酸神经发育毒性突触可塑性学习记忆

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基于肠道菌群调节的膳食纤维影响抑郁的研究

食品与发酵工业 2024年第9期50卷 307-313,329页

作者：白丽程晓宇许嘉乾余婕尹季忠黄涛崔晟轩刘辉解瑞宁乔艺潍坊医学院公共卫生学院山东潍坊261053 济宁医学院公共卫生学院山东济宁272000

由于工作和生活压力的增加,抑郁症的患病率也在逐年上升。肠道菌群作为人体的隐形器官,在人体生命健康中发挥着重要作用,近年来已成为生命科学领域的研究热点。随着对肠道菌群研究的不断深入,越来越多的证据表明:肠道菌群可以通过肠-脑... 详细信息

由于工作和生活压力的增加,抑郁症的患病率也在逐年上升。肠道菌群作为人体的隐形器官,在人体生命健康中发挥着重要作用,近年来已成为生命科学领域的研究热点。随着对肠道菌群研究的不断深入,越来越多的证据表明:肠道菌群可以通过肠-脑轴来改善抑郁症状。膳食纤维作为一种独特的植物多糖,可有效调节肠道菌群紊乱,其在协调宿主-微生物群串扰中的关键作用已被证实。该文综述了膳食纤维对肠道菌群和抑郁症影响的证据,重点研究了膳食纤维干预肠道菌群改善抑郁症的机制,以期为抑郁症的预防及辅助治疗提供新的思路和参考。

关键词：膳食纤维抑郁症肠道菌群短链脂肪酸色氨酸

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