第一部分通过机器学习探索HBG1、SNCA和GYPB三种生物标志物对房颤及房颤合并卒中的联合作用背景:心房颤动(房颤)是最常见的快速性心律失常,其患病率逐年上升,且约有40%患者无症状。房颤引起的卒中是患者致残甚至死亡的主要原因之一。目前,房颤合并卒中的发病机制尚不清楚。本研究基于生物信息学分析方法和临床资料,拟进一步挖掘和验证房颤及房颤合并卒中的核心基因。方法:从基因表达综合数据库获取数据集GSE64904、GSE58294和GSE75092,并进行可重复性测试。筛选差异表达基因后,进行功能注释、蛋白质互作网络构建、心血管疾病相关毒性与基因比较数据库分析、以及枢纽基因miRNAs预测。研究共招募60名参试者,包括20名对照组、20名房颤患者、20名房颤合并卒中患者。每个受试者留取2ml静脉血,采用实时荧光定量PCR检测核心基因转录情况,并通过支持向量机和BP神经网络算法构建预测模型。结果:从基因数据库中筛选出 HBG1、SNCA、GYPB、HBD、HBA2、ALAS2、SELENBP、SLC4A1、HBB基因,并进一步发现这些基因在房颤人群中表达上调(p<0.05)。受试者人群除年龄外,其余临床基线特征未见统计学差异(p>0.05)。经过各组血样检测及对比,发现上述核心基因在房颤组和房颤合并卒中组中均为高表达(p<0.05)。对HBG1进行SNCA和GYPB神经网络训练后,发现预测数据与原始数据吻合度高。基于支持向量机进行验证,SNCA、GYPB对HBG1的预测值与其实际值的相关性R为0.9893。结论:核心基因HBGGNE-1401、SNCA和GYPB与房颤及房颤合并卒中人群显著相关。这些基因可能参与了房颤及房颤合并卒中的发生和发展过程,或可作为早期诊断和治疗的靶点。第二部分Xa因子抑制剂通过影响HBG1/HBD基因减轻房颤炎症反应抑制心肌纤维化的研究背景:Xa因子抑制剂是房颤患者最常用的抗凝药物之一,但是其对于房颤心肌细胞及心脏重构的影响和机制尚不清楚。本论文第一部分发现HBG1和HBD在房颤人群中显著高表达,且在房颤的发展和卒中的发生中扮演着重要角色。论文第二部分拟进一步分析HBG1和HBD作为枢纽基因时,其与Xa因子抑制剂疗效的关联性。方法:通过异丙肾上腺素构建房颤小鼠模型,以健康小鼠为对照组,房颤小鼠则随机分至:1、房颤组(无药物干预);2、房颤+艾多沙班组;3、房颤+利伐沙班组。饲养四周之后处死,然后通过HE染色观察心脏病理变化,通过马松染色、网状纤维染色、天狼星红染色以及免疫组化染色检测各组小鼠心肌纤维化情况;通过 RT-qPCR 检测小鼠心脏原位 TNFselleckchem-α、IL-1β、IL-6、IL-10、α-SMA、COL1A1、HBG1和HBD转录水平;通过ELISA方法检测各组小鼠血液中TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-10等促炎因子水平;通过自动凝血分析仪检测各组小鼠凝血指标;通过免疫共沉淀检测HBG1和HBD的相互关系。然后使用PyMOL软件预测HBG1分别与MASP1(Xa因子)和HBD的结合位点。再通过BP神经网络、支持向量机和三次样条插值方法,建立以HBG1和HBD的表达水平预测血浆凝血酶原时间(PT)的模型。通过DAVID和Metascape工具进行功能富集分析,并查阅CTD数据库探索艾多沙班相关的小分子化合物与HBG1、HBD的关系。结果:与房颤组相比,房颤+艾多沙班组和房颤+利伐沙班组小鼠心肌纤维化水平、心肌局部和血浆中炎症因子(TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-10)水平明显降低(p<0.05)。此外,HBG1和HBD的表达水平也明显降低(p<0.05)。进一步对比发现,房颤+艾多沙班组小鼠上述指标显著低于房颤+利伐沙班组小鼠(p<0.05);二者除PT显著长于房颤组小鼠和对照组小鼠(p<0.05),其余凝血相关指标无显著差异(p>0.05)。COIP检测提示HBG1和HBD存在相互作用。Molecular Docking结果提示HGB1蛋白与HBD和MASP1(Xa因子)蛋白表面配对良好;BP神Cell Culture经网络与支持向量机算法提示HBG1和HBD对PT有良好的预测价值。结论:Xa因子抑制剂可通过抑制HBG1/HBD的表达,从而减轻房颤炎症反应,抑制心肌纤维化,延缓房颤发展,进而阻止卒中的发生。