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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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分位数回归方法简介及其在医学研究领域中的应用

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复旦学报（医学版） 2024年第1期51卷 139-142页

作者：潘璐璐余勇夫秦国友复旦大学公共卫生学院生物统计学教研室上海200032

本文介绍了分位数回归方法的基本理论,并通过实例数据分析展示其在医学和公共卫生领域的应用,为相关研究提供方法学参考。实例基于美国健康和营养调查的横断面数据拟合分位数回归模型,探索睡眠时间和抑郁水平在不同抑郁水平分位数下的... 详细信息

本文介绍了分位数回归方法的基本理论,并通过实例数据分析展示其在医学和公共卫生领域的应用,为相关研究提供方法学参考。实例基于美国健康和营养调查的横断面数据拟合分位数回归模型,探索睡眠时间和抑郁水平在不同抑郁水平分位数下的关联。方法揭示了抑郁程度越高的群体,其抑郁水平受睡眠时间的影响更大。该实例说明了分位数回归方法可以提供暴露和连续型结局之间的全面关联分析,并能识别出对暴露因素更敏感的亚组人群,可为该人群制定针对性的干预提供建议。该方法在医学和公共卫生研究中有很好的应用和推广价值。

关键词：分位数回归抑郁睡眠时间

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变系数模型简介及其在医学研究领域中的应用

复旦学报（医学版） 2024年第3期51卷 439-442页

作者：魏可成余勇夫秦国友复旦大学公共卫生学院生物统计学教研室上海200032

简要介绍变系数模型,并以变系数Cox模型为例,通过实际数据分析展示其在医学和公共卫生领域的应用,为相关研究提供方法学参考。实例基于某疾病预防控制中心部分慢病管理数据,拟合变系数Cox模型,探索高血压人群中体重指数(body mass index... 详细信息

简要介绍变系数模型,并以变系数Cox模型为例,通过实际数据分析展示其在医学和公共卫生领域的应用,为相关研究提供方法学参考。实例基于某疾病预防控制中心部分慢病管理数据,拟合变系数Cox模型,探索高血压人群中体重指数(body mass index,BMI)与死亡风险之间的时变关联。结果显示,体重过低(BMI学和公共卫生研究中有很好的应用和推广价值。

关键词： Cox模型高血压体重指数(BMI) 全因死亡时变效应

非参数回归方法简介及其在医学研究领域中的应用

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复旦学报（医学版） 2024年第2期51卷 280-284页

作者：刘亚航余勇夫秦国友复旦大学公共卫生学院生物统计学教研室上海200032

本文介绍了非参数回归方法的基本理论,并通过实例数据分析展示其在医学和公共卫生领域的应用,为相关研究提供方法学参考。实例基于某疾病预防控制中心部分慢病管理数据,拟合包含限制性立方样条的Cox比例风险模型及双变量响应模型,探索2... 详细信息

本文介绍了非参数回归方法的基本理论,并通过实例数据分析展示其在医学和公共卫生领域的应用,为相关研究提供方法学参考。实例基于某疾病预防控制中心部分慢病管理数据,拟合包含限制性立方样条的Cox比例风险模型及双变量响应模型,探索2型糖尿病人群中血糖均值水平和血糖变异水平对全因死亡的单独和共同作用。结果显示血糖变异水平与全因死亡风险存在非线性关联;在高血糖均值水平下观察到的血糖变异水平与全因死亡的关联比在低血糖均值水平下更强。非参数回归方法可以全面探索连续型暴露因素和结局变量之间复杂的剂量-反应关系,揭示两个连续型暴露因素间的共同作用,可为目标人群制定针对性的干预提供参考依据。该方法在医学和公共卫生研究中有很好的应用和推广价值。

关键词：非参数回归血糖均值血糖变异死亡率

含有测量误差与缺失值的纵向数据亚组分析方法的模拟研究

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中国卫生统计 2024年第1期41卷 12-17页

作者：薛雅心秦国友复旦大学公共卫生学院生物统计学教研室 200032

目的研究可以同时处理协变量含有测量误差和响应变量含有缺失值的纵向数据下的亚组分析方法。方法基于阈值回归模型进行亚组分析;利用重复测量之间的独立性来处理测量误差,并引入逆概率加权来处理缺失值,从而构造一个新的广义渐近无... 详细信息

目的研究可以同时处理协变量含有测量误差和响应变量含有缺失值的纵向数据下的亚组分析方法。方法基于阈值回归模型进行亚组分析;利用重复测量之间的独立性来处理测量误差,并引入逆概率加权来处理缺失值,从而构造一个新的广义渐近无偏估计方程。结果计算机随机模拟显示该估计方法在处理测量误差和缺失数据方面具有良好的效果,相比于未修正测量误差或缺失数据的广义估计方程方法具有更小的偏倚和均方误差。结论亚组分析中,当协变量存在测量误差、响应变量存在缺失值时,通常需要考虑对测量误差和缺失值进行处理,以便得到可靠的参数估计。

关键词：亚组分析纵向数据广义估计方程测量误差缺失值

临床试验期中分析中不同样本空间排序方法矫正效应高估的比较

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郑州大学学报（医学版） 2024年第2期59卷 171-177页

作者：李恒杨永利贾晓灿杨超君施学忠郑州大学公共卫生学院计算机与卫生统计学教研室郑州450001

目的:比较逐段(SW)排序法、似然比(LR)排序法和极大似然估计值(MLE)排序法对临床试验中成组序贯设计期中分析效应高估的矫正效果。方法:使用SAS 9.4生成正态分布资料模拟数据集,模拟期中分析,采用中位无偏估计值(MUE)及其95%CI下限评估... 详细信息

目的:比较逐段(SW)排序法、似然比(LR)排序法和极大似然估计值(MLE)排序法对临床试验中成组序贯设计期中分析效应高估的矫正效果。方法:使用SAS 9.4生成正态分布资料模拟数据集,模拟期中分析,采用中位无偏估计值(MUE)及其95%CI下限评估3种样本空间排序法的矫正效果。采用一项已上市的随机对照临床试验进行验证。结果:与SW排序法相比,LR排序法和MLE排序法的MUE及其95%CI下限更接近真实值。结论:对于正态分布数据,LR和MLE排序法能更好地矫正临床试验期中分析的效应高估。

关键词：临床试验期中分析样本空间排序效应高估矫正

基于病例-队列设计的BMI、腰围与高血压、T2DM的关联性分析

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郑州大学学报（医学版） 2024年第4期59卷 518-523页

作者：库超越奚丽婧杨雪珂吴彬彬王睿哲代漫平智广郑州大学公共卫生学院计算机与卫生统计学教研室郑州450001

目的:基于病例-队列设计分析BMI、腰围与高血压、2型糖尿病(T2DM)的关联。方法:采用中国健康与营养调查2009至2015年数据构建2种疾病的病例-队列,绘制限制性立方样条图评估BMI、腰围与高血压、T2DM患病是否具有线性关系,采用Prentice法... 详细信息

目的:基于病例-队列设计分析BMI、腰围与高血压、2型糖尿病(T2DM)的关联。方法:采用中国健康与营养调查2009至2015年数据构建2种疾病的病例-队列,绘制限制性立方样条图评估BMI、腰围与高血压、T2DM患病是否具有线性关系,采用Prentice法加权Cox比例风险回归模型估计BMI、腰围与高血压、T2DM患病风险的关联。结果:病例-队列设计初始共纳入4564人,按19%随机抽取863人为对照组,随访结束,4564人中1167人患高血压(高血压病例组),37人患T2DM(T2DM病例组)。限制性立方样条图显示BMI与高血压患病呈非线性关系,与T2DM患病呈线性关系;腰围与二者均呈线性关系(P<0.05)。Prentice法加权Cox比例风险回归分析结果显示校正混杂因素后,超重和肥胖者患高血压的风险分别是正常人的1.36倍和1.46倍(95%CI分别为1.19~1.54,1.19~1.79),而腰围每增加1 cm,患高血压风险增加1.02倍(95%CI为1.01~1.02)(P<0.05);BMI每增加1 kg/m 2,患T2DM风险增加1.13倍,腰围每增加1 cm,患T2DM风险增加1.06倍(95%CI分别为1.03~1.23,1.03~1.10)(P<0.05)。结论:超重、肥胖者更容易患高血压、T2DM,腰围越大,越容易患高血压、T2DM。

关键词：高血压 2型糖尿病 BMI 腰围限制性立方样条图病例-队列设计

大气污染对抑郁症的影响及其潜在作用机制的研究进展

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环境与职业医学 2024年第4期41卷 457-465页

作者：李靖宇杨文慧徐燕意复旦大学公共卫生学院环境卫生学教研室上海200032

大气污染是威胁人类健康的全球性问题。近年来,越来越多的研究发现,大气污染与抑郁症的发生密切相关。抑郁症是一种严重的神经精神疾病,其发病率逐年攀升,已成为威胁人类健康的隐形杀手。目前,大气污染与抑郁症的相关性研究仍十分有限,... 详细信息

大气污染是威胁人类健康的全球性问题。近年来,越来越多的研究发现,大气污染与抑郁症的发生密切相关。抑郁症是一种严重的神经精神疾病,其发病率逐年攀升,已成为威胁人类健康的隐形杀手。目前,大气污染与抑郁症的相关性研究仍十分有限,大气污染影响抑郁发生的分子机制也尚不明确。本文基于国内外现有的流行病学和毒理学研究,针对大气污染与抑郁症的关系及其可能的生物学机制进行综述,重点阐述了大气污染与抑郁结局指标之间的关系以及大气污染物种类、暴露时间、研究对象的年龄及健康状况等影响抑郁的可能因素,并总结归纳了神经炎症、氧化应激、神经发生、细胞凋亡等机制在空气污染导致抑郁过程中可能发挥的潜在作用,以期为大气污染的防控与抑郁症的预防和治疗提供科学依据。

关键词：大气污染细颗粒物抑郁症分子机制

Klotho蛋白与充血性心力衰竭的关联及炎症的介导作用

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郑州大学学报（医学版） 2024年第5期59卷 639-645页

作者：曹青青宋宇郇昌盛贾泽鑫高倩王重建毛振兴侯建刘晓田霍文倩郑州大学公共卫生学院环境卫生学教研室郑州450001 郑州大学公共卫生学院流行病学教研室郑州450001 郑州大学公共卫生学院计算机与卫生统计学教研室郑州450001

目的:探讨Klotho蛋白与充血性心力衰竭(CHF)的关联及炎症的介导作用。方法:选取美国国家健康与营养调查2007-2016年的10762例研究对象(男5240例,女5522例),根据Klotho蛋白的四分位数将研究对象分为4组(Q1、Q2、Q3、Q4组),采用Logistic... 详细信息

目的:探讨Klotho蛋白与充血性心力衰竭(CHF)的关联及炎症的介导作用。方法:选取美国国家健康与营养调查2007-2016年的10762例研究对象(男5240例,女5522例),根据Klotho蛋白的四分位数将研究对象分为4组(Q1、Q2、Q3、Q4组),采用Logistic回归模型分析Klotho蛋白及炎症生物标志物与CHF的关系,采用广义线性模型分析Klotho蛋白与炎症生物标志物的关联,中介分析用于评估炎症生物标志物在Klotho蛋白与CHF关联中的中介效应。结果:Klotho蛋白可降低CHF风险(OR=0.695,95%CI为0.513~0.942),且在男性中更显著(OR=0.604,95%CI为0.406~0.898)。炎症生物标志物在Klotho蛋白与CHF的关联中具有中介效应,其中中性粒细胞计数与淋巴细胞计数比值的中介作用最大,在总人群和男性中分别为11.93%和9.92%,中介效应β(95%CI)分别为-0.047(-0.078~-0.026)和-0.050(-0.093~-0.021)。结论:高水平的Klotho蛋白、低水平的炎症生物标志物可降低CHF风险。炎症生物标志物部分介导了Klotho蛋白对CHF的保护作用。

关键词： Klotho蛋白充血性心力衰竭炎症生物标志物中介作用