研究目的甲状腺相关眼病(thyroid associated ophthalmopathy,TAO)是由甲状腺功能紊乱所引起的眼眶免疫炎症性疾病,其致病机制尚不完全明晰。细胞内活性氧(reactive oxPevonedistat生产商ygen species,ROS)堆积和氧化应激是TAO发生的重要病理生理机制。铁死亡是一种细胞程序性死亡,其主要特征是细胞内ROS堆积,铁代谢紊乱和脂质过氧化。本研究旨在识别和验证TAO中具有诊断和治疗潜力的铁死亡相关基因(ferroptosis-related genes,FRGs)并且对其进行与疾病相关的功能研究。研究方法全面检索通量基因表达数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)中与TAO相关的高通量基因数据集,分析并且筛选。选择GSE58331进行初始的差异基因分析和差异铁死亡相关基因(differentially expressed ferroptosis-related genes,DE-FRGs)的识别。高通量基因数据的差异分析在R语言中完成。选择数据集GSE58331,GSE185952和GSE105149中的相关样本对筛选出的DE-FRGs进行受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)验证。体外细胞实验中,使用实时定量聚合酶链式反应(real-time quRapamycin浓度antitative polymerase chain reaction,RT-q PCR)实验,对DE-FRGs在转录水平的表达进行验证。借助CIBERSORTx算法,分析22种免疫细胞在TAO样本组织中的浸润情况,体外样本的免疫荧光实验进一步验证各型巨噬细胞特征性分子在TAO眼眶组织的表达情况。分别使用Spearman和Person相关性分析来探索DE-FRGs与免疫细胞和长非编码Rmultiple HPV infectionNA(long Non-coding RNA,lnc RNA)之间相关性关系。TRRUST和DGIdb数据库(Drug-Gene Interaction database,DGIdb)用于基因转录因子调控网络和基因-靶向药物调控网络的构建。研究结果1.在数据集中筛选出6个DE-FRGs(ABCC1,CYBB,CTSB,TLR4,PEX2和SLC38A1)。这6个DE-FRGs均属于铁死亡驱动基因。ABCC1,CYBB,CTSB,TLR4,和PEX2在TAO眼眶组织中的表达呈现显著下调趋势,基因SLC38A1的表达情况则呈现显著上调。ROC结果显示,除TLR4,其余基因的AUC值均至少在两个独立的基因集中大于0.7。PEX2的AUC值在所有数据集中都大于0.7,在6个DE-FRGs中的疾病特异性和诊断能力最强。体外RT-q PCR实验结果显示,CTSB,PEX2,和ABCC1在TAO患者眼眶成纤维细胞(orbital fibroblast,OFs)中表达下降。2.CIBERSORTx结果显示,在22种免疫细胞中,单核细胞,M0型巨噬细胞,M2型巨噬细胞,静息型肥大细胞,激活型肥大细胞,中性粒细胞在TAO患者眼眶组织样本中存在差异浸润。本研究中未发现TAO患者免疫细胞浸润存在性别差异。体外免疫荧光实验结果显示总巨噬细胞标志物(CD68)和M1型巨噬细胞标志物(CD86)在TAO患者眼眶组织中的表达存在显著性上调,M2型巨噬细胞标志物(CD206)在TAO患者眼眶组织中的表达存在显著性下降,验证了上述免疫分析结果中巨噬细胞浸润的情况。DE-FRGs和免疫细胞的相关性分析结果显示,ABCC1与静息型肥大细胞和中性粒细胞存在显著的强正相关(显著强相关的标准:Spearman’R绝对值大于0.7且相关性假设检验P值小于0.05),并且和浆细胞有显著的强负相关;CYBB与M2型巨噬细胞和静息型肥大细胞存在显著的强正相关,它与单核细胞和M2型巨噬细胞有显著的强负相关;PEX2与静息型肥大细胞存在显著的强正相关。LINC01141和ZFHX4-AS1被预测为TAO中铁死亡相关lnc RNA,它们在TAO眼眶组织中表达显著下调,并且与DE-FRGs存在显著的相关性关系(显著相关的标准:Pearson’R绝对值大于0.4且相关性假设检验P值小于0.05)。与DE-FRGs相关的转录因子调控网络和基因-靶向药物调控网络也在本研究中被构建。研究讨论6个DE-FRGs在本研究中被识别和验证,它们具有良好的疾病特异性,未来可作为TAO的分子诊断标志物或者治疗的潜在分子靶点。这六个基因均为铁死亡驱动基因,其中5个基因在TAO患者眼眶组织中表达减少,体外细胞实验结果的趋势与算法分析结果一致,虽然目前并没有逻辑严密的生物信息学手段来具体分析每个样本中铁死亡的状态,但这个结果可能暗示了TAO患者眼眶组织中铁死亡水平的下降或者存在铁死亡耐受,对未来TAO中铁死亡的研究具有十分重要的支持意义。进一步的基因功能性研究揭示了DE-FRGs在疾病中多种潜在的作用机制。