Ин таҳқиқот таҳлили бисёрқабатаи экспозиция-биоинформатика мебошад, ки робитаи байни бори метаболитҳои полициклии ароматии карбогидрид (PAH), ки дар пешоб чен шудаанд, ва тағйироти молекулавии ҳамроҳи бемории Паркинсонро (PD) меомӯзад. Таҳқиқгарон дар маълумоти NHANES 2005–2018 81.026 калонсолро баррасӣ кардаанд; онҳо гузориш додаанд, ки дар гурӯҳи бемории Паркинсон ҳамаи панҷ метаболити PAH-и пешоб баландтар буданд. Сипас 441 ҳадафи тахминии PAH-метаболитро бо 624 гени дифференсиалӣ ифодаёфтаи марбут ба бемории Паркинсон бурида, 15 гени номзадро муайян карданд ва дар натиҷаи интихоби LASSO ва SVM-RFE панҷ гени меҳварӣ — AKR1C1, CXCR2, GPRC5A, PGR ва PSPH-ро афзалият доданд. Ин генҳо бо роҳҳои масуниятӣ-илтиҳобӣ, сигналдиҳии нейроактив, бозсозии метаболикӣ ва стресси ҳуҷайравӣ алоқаманд карда шуданд; таҳлили якҳуҷайравӣ нишон дод, ки генҳои меҳварӣ дар ҳуҷайраҳои васкулярӣ, T-ҳуҷайраҳо, нейронҳо, астроцитҳо ва олигодендроситҳо тақсимоти гуногун доранд. Бо вуҷуди ин, таҳқиқот мушоҳидавӣ ва ҳисоббарорӣ аст; натиҷаҳо нишон намедиҳанд, ки экспозицияи PAH сабаби бемории Паркинсон мебошад, панҷ ген биомаркерҳои клиникӣ мебошанд ё ҳамтаъсириҳои protein-ligand, ки бо docking тахмин шудаанд, пайвастшавии воқеии биологиро исбот мекунанд.

Полициклии ароматии карбогидридҳо (PAH-ҳо) синфи ифлоскунандагони муҳити зист мебошанд, ки ҳангоми сӯхтани нопурраи ангишт, нафт, газ, ҳезум, тамоку ва дигар моддаҳои органикӣ ба вуҷуд омада метавонанд. Дар инсонҳо барои арзёбии экспозицияи PAH метаболитҳои моногидроксилшудаи пешоб метавонанд ҳамчун биомаркерҳои экспозицияи дохилӣ ба пайвастҳои асосӣ истифода шаванд. Метаболитҳое, ки дар ин таҳқиқот арзёбӣ шудаанд, 1-гидроксинафтален, 3-гидроксифлорен, 2-гидроксифлорен, 1-гидроксифенантрен ва 1-гидроксипирен мебошанд.

Саҳми асосии илмии таҳқиқот барқарор кардани робитаи мустақими сабабӣ байни як пайвасти токсикӣ ва як ген нест. Таҳқиқгарон ба ҷои он биомаркерҳои экспозиция дар сатҳи ҷомеаро бо тағйироти транскриптомикии марбут ба бемории Паркинсон, ҳадафҳои тахминии кимиёвӣ, хусусиятҳои масуниятӣ ва ифодаи ген дар сатҳи навъи ҳуҷайра дар як чаҳорчӯбаи таҳлилӣ муттаҳид мекунанд.

Масъалаи таҳқиқот

Бемории Паркинсон бемории пешравандаи нейродегенеративӣ мебошад, ки бо талафи нейронҳои допаминергӣ дар минтақаи substantia nigra pars compacta ва патологияи Lewy, ки α-синуклеин дорад, алоқаманд аст. Гарчанде омилҳои генетикӣ ба ҳассосияти беморӣ саҳм мегузоранд, қисми муҳими ҳолатҳои бемории Паркинсон спорадикӣ ё идиопатикӣ мебошанд. Ин ҳолат таҳқиқотро дар бораи нақши эҳтимолии омилҳои муҳити зист, ба монанди пеститсидҳо, ҳалкунандаҳо, ифлосшавии ҳаво ва ифлоскунандагони сарчашмаи сӯхтан, муҳим мегардонад.

Ҳарчанд экспозицияи PAH бо стресси оксидативӣ, ихтилоли митохондриалӣ, сигналдиҳии илтиҳобӣ ва тағйироти нейротрансмиссия алоқаманд карда шудааст, ки робитаи байни метаболитҳои PAH-и пешоб ва бемории клиникии Паркинсон бо кадом шабакаҳои молекулавӣ пайваст шуда метавонад, ба қадри кофӣ равшан нашудааст. Холигие, ки таҳқиқот ҳадаф гирифтааст, ҳамин ҷудоӣ байни ченакҳои экспозиция дар сатҳи ҷомеа ва тағйироти транскриптомикӣ ва ҳуҷайравии марбут ба беморӣ мебошад.

Оё Баланд Будани Метаболитҳои PAH дар Пешоб Нишон Медиҳад, ки Экспозицияи PAH Сабаби Бемории Паркинсон Аст?

Не. Дар ин таҳқиқот баландтар ёфт шудани панҷ метаболити PAH-и пешоб дар гурӯҳи бемории Паркинсон робитаи омориро нишон медиҳад; он исбот намекунад, ки экспозицияи PAH сабаби бемории Паркинсон аст. Таҳлили NHANES мушоҳидавӣ мебошад, метаболитҳои OH-PAH-и пешоб экспозицияи кӯтоҳмуддатро инъикос мекунанд ва бемории Паркинсон давраи тӯлонии продромалӣ дорад; ҳамчунин омилҳои боқимондаи омехтакунанда, ба монанди тамокукашӣ, экспозицияи касбӣ, парҳез, ифлосшавии ҳаво, истифодаи дору ва омилҳои иҷтимоӣ-иқтисодӣ пурра истисно карда намешаванд.

Қабати экспозицияи NHANES

Популяцияи таҳлилии аз маълумоти NHANES 2005–2018 сохташуда дар маҷмӯъ аз 81.026 калонсол иборат буд. Аз онҳо 80.474 нафар иштирокчиёни бе бемории Паркинсон ва 552 нафар иштирокчиёне буданд, ки дар гурӯҳи бемории Паркинсон тасниф шудаанд. Иштирокчиёни то бистсола ва иштирокчиёне, ки маълумоти боэътимоди доруҳои дорухатӣ надоштанд, хориҷ карда шуданд.

Ҷузъи муҳими методологӣ ин аст, ки таснифи бемории Паркинсон на аз ташхиси таҳқиқотие гирифта шудааст, ки мустақиман аз ҷониби невролог тасдиқ шудааст, балки аз таърифи ҳолати NHANES, ки қаблан истифода шуда ва аз маълумоти доруҳои дорухатӣ ҳосил шудааст. Аз ин рӯ, ҳангоми тафсири қабати эпидемиологӣ хатои эҳтимолии тасниф бояд ба назар гирифта шавад.

Ҳамаи панҷ метаболит дар гурӯҳи бемории Паркинсон баландтар ёфт шуданд. Фарқҳои омории равшантарин дар 1-гидроксинафтален, 3-гидроксифлорен ва 1-гидроксипирен дида шуданд. Бо вуҷуди ин, таърихи тамокукашӣ ва тақсимоти нажодӣ байни гурӯҳҳо ба таври назаррас фарқ доранд. Азбаски дуди тамоку ҳамзамон сарчашмаи муҳими PAH мебошад, ин фарқият махсусан муҳим аст.

Муттаҳидсозии ҳадафҳои PAH бо транскриптомикаи Паркинсон

Таҳқиқгарон ҳадафҳои эҳтимолии сафедавии инсонии панҷ метаболитро бо истифода аз SwissTargetPrediction ва ChEMBL муайян карда, пешгӯиҳоеро, ки дар SwissTargetPrediction холҳои эҳтимолии сифр доштанд, хориҷ намуданд, ҷустуҷӯҳои ChEMBL-ро бо Homo sapiens маҳдуд карданд ва номҳои ҳадафҳоро тавассути UniProt стандартӣ карданд. Пас аз хориҷ кардани сабтҳои такрорӣ, дар маҷмӯъ 441 ҳадафи тахминии PAH-метаболит ба даст омад.

Барои қабати bulk транскриптомикии марбут ба бемории Паркинсон маҷмуаҳои маълумоти GSE7621 ва GSE49036 муттаҳид карда шуданд. GSE7621 16 PD ва 9 назорат, GSE49036 бошад 15 PD ва 8 намунаи назоратиро дар бар мегирад; ҳамин тавр таҳлили умумӣ аз 31 PD ва 17 назорат, яъне 48 намуна иборат буд.

Таъсирҳои batch байни ду маҷмуаи маълумот бо алгоритми SVA ислоҳ карда шуданд ва таъсири ислоҳ бо PCA арзёбӣ гардид. Таҳлили ифодаи дифференсиалӣ бо бастаи limma дар муҳити R анҷом дода шуд; ҳадҳои P < 0,05 ва |logFC| > 0,585 истифода шуданд. Ин таҳлил дар маҷмӯъ 624 гени дифференсиалӣ ифодаёфта-ро муайян кард, ки 202-тояш боло ва 422-тояш поён танзим шудаанд.

Дар натиҷаи буриши 441 ҳадафи тахминии PAH бо 624 гени дифференсиалии марбут ба Паркинсон 15 гени умумии номзад ёфт шуд. Таҳлили ғанисозии ин генҳо робитаҳоро бо равандҳое, ба монанди метаболизми прогестерон, муҳоҷирати лейкоситҳо, муҳоҷирати ҳуҷайраҳои навъи амебоид, танзими фосфорилатсия, камолоти ҳуҷайра, фаъолияти гидролазае, ки ба пайвандҳои эфир таъсир мекунад, ва рушди мағз нишон дод.

Панҷ Гени Меҳварӣ Чӣ Гуна Муайян Шуд?

AKR1C1, CXCR2, GPRC5A, PGR ва PSPH дар натиҷаи филтр шудани 15 номзаде муайян шуданд, ки аз буриши ҳадафҳои PAH ва генҳои дифференсиалии марбут ба Паркинсон бо ду равиши мустақили интихоби хусусият ба даст омада буданд. Регрессияи LASSO 10 гени номзадро нигоҳ дошт, дар ҳоле ки SVM-RFE дар зермаҷмуаи оптималии таснифот 6 генро интихоб кард; панҷ ген дар маҷмуаи умумии ду усул ҳамчун номзадҳои меҳварии Паркинсони марбут ба PAH барои таҳлилҳои минбаъда муайян шуданд.

Нақши LASSO ва SVM-RFE

Регрессияи логистикии LASSO бо бастаи glmnet татбиқ шуд ва параметри регуляризатсия бо санҷиши салибӣ муайян гардид. Ҳадафи асосии LASSO кам кардани шумораи хусусиятҳо тавассути хурд кардани коэффисиентҳои тағйирёбандаҳое мебошад, ки иттилои камтар доранд. Дар ин марҳила 10 аз 15 номзад нигоҳ дошта шуд.

SVM-RFE бошад, бо истифода аз вазнҳои тағйирёбандаҳои мошини вектори дастгирӣ хусусиятҳои камиттилоъро ба таври такрорӣ хориҷ кард. Дар таҳқиқот зермаҷмуае, ки каҷи хато дар он ба сатҳи пасттарин расид ва каҷи дақиқӣ онро дастгирӣ кард, шаш генро дар бар дошт. Аз буриши натиҷаҳои LASSO ва SVM-RFE панҷ ген ба даст омад:

• AKR1C1
• CXCR2
• GPRC5A
• PGR
• PSPH

Қобилияти фарқгузории модели панҷгенӣ

Бо истифода аз панҷ ген номограммаи иктишофӣ сохта шуд ва таҳлили ROC татбиқ гардид. Шакли ROC-и таҳқиқот барои модели панҷгенӣ AUC %99,2 ва фосилаи эътимоди %95 %97,8–100,0-ро гузориш медиҳад. Аммо ин қимати баланд натиҷаи тасдиқи клиникии мустақил нест. Модель дар маҷмуаи нисбатан хурди маълумоти транскриптомикӣ таҳия шудааст ва таҳқиқот тасдиқи мустақили берунӣ пешниҳод накардааст. Аз ин рӯ, AKR1C1, CXCR2, GPRC5A, PGR ва PSPH бояд на ҳамчун биомаркерҳои клиникии ташхисӣ, балки ҳамчун номзадҳои афзалиятдодашудае арзёбӣ шаванд, ки ба тасдиқи минбаъда ниёз доранд.

Чор мавзӯи асосие, ки таҳлилҳои pathway нишон медиҳанд

Натиҷаҳои GSEA ва GSVA ба ҷои пайвастани панҷ гени меҳварӣ ба як механизми ягонаи биологӣ онҳоро дар атрофи чор мавзӯи васеи функсионалӣ ҷамъ мекунанд:

1. Масуният ва илтиҳоб: IL-17, TNF, NF-κB, IL6/JAK/STAT3 ва дар баъзе генҳо имзоҳои марбут ба TGF-β.
2. Сигналдиҳии нейроактив: ҳамтаъсирии ligand-receptor-и нейроактив ва барномаҳои марбут ба cAMP.
3. Бозсозии метаболикӣ: фосфорилатсияи оксидативӣ, PI3K-Akt, mTOR, метаболизми кислотаҳои равғанӣ ва роҳҳои марбут ба метаболизми steroid/progesterone.
4. Стресси ҳуҷайравӣ ва ҷавобҳои танзимкунанда: протеасома, ҳискунии DNA-и ситозолӣ, гипоксия ва барномаҳо ба монанди WNT/β-катенин.

Дар сатҳи ген CXCR2 махсусан бо роҳҳои илтиҳобӣ; AKR1C1 бо протеасома, гипоксия ва имзоҳои нейроактив; GPRC5A бо TGF-β, PI3K-Akt, Ras ва фосфорилатсияи оксидативӣ; PGR бо cAMP, ligand-receptor-и нейроактив ва PI3K/AKT/mTOR; PSPH бошад бо сигналдиҳии калсий, ҳискунии DNA-и ситозолӣ, WNT/β-катенин ва IL6/JAK/STAT3 алоқаманд карда шудааст.

Инфилтратсияи масуниятӣ

Таҳлили ғанисозии маҷмуаи генҳои якнамунавӣ (ssGSEA) барои тахмини имзоҳои нисбии 29 навъи ҳуҷайраи масуниятӣ ва функсияи масуниятӣ дар намунаҳои bulk транскриптомикӣ истифода шуд. Байни намунаҳои PD ва назорат дар 13 имзои марбут ба масуният фарқи назаррас пайдо шуд. Дар байни онҳо имзоҳои марбут ба ҳуҷайраҳои дендритии фаъолшуда, ҳамтаҳрикии APC ва ҳуҷайраҳои дендритии плазмаситоид мавҷуданд.

Коррелятсияҳои ген-масуният якхела нестанд. AKR1C1 бо ҳуҷайраҳои дендритии плазмаситоид ва ҳуҷайраҳои дендритӣ мусбат; CXCR2 бо имзои TIL, ки ҳамчун лимфосити инфилтратсияи варам тавсиф шудааст, ва нейтрофилҳо мусбат, бо ҳуҷайраҳои дендритии фаъолшуда манфӣ; GPRC5A бошад бо ҳуҷайраҳои дендритии фаъолшуда мусбат ва бо TIL ва нейтрофилҳо манфӣ робита нишон додааст. PGR бо CD8⁺ T-ҳуҷайраҳо мусбат; бо ҳамтаҳрикии APC ва имзоҳои нуқтаи назорати масуниятӣ коррелятсияи манфӣ нишон додааст.

Муҳим аст, ки ин коррелятсияҳо механизми ҳуҷайравӣ ё ҳамтаъсири сабабиро исбот намекунанд. Натиҷаҳои ssGSEA имзоҳои нисбии масуниятӣ мебошанд, ки аз ифодаи генҳои bulk ҳосил шудаанд.

Чаро транскриптомикаи якҳуҷайравӣ муҳим буд?

Таҳлили bulk транскриптомикӣ худ ба худ нишон дода наметавонад, ки сигнали як ген аз кадом навъи ҳуҷайра сарчашма мегирад. Аз ин рӯ, таҳқиқгарон барои кушодани контексти навъи ҳуҷайра 15 намунаи бемории Паркинсон ва 14 намунаи назоратиро аз маҷмуаи маълумоти GSE243639 истифода бурданд.

Дар назорати сифатии асосёфта ба Seurat шумораи UMI, шумораи генҳои ошкоршуда ва фоизи генҳои митохондриалӣ арзёбӣ шуданд; ҳуҷайраҳое, ки аз медиана зиёда аз 3 MAD дур буданд, ҳамчун берунмонда қабул шуданд; ҳуҷайраҳое, ки камтар аз 200 ген ошкор доштанд, хориҷ карда шуданд ва doublet-ҳои эҳтимолӣ бо DoubletFinder 2.0.4 тоза карда шуданд.

Нормализатсия бо LogNormalize дар миқёси умумии 10.000 ҳисоб анҷом дода шуд; 2.000 гени хеле тағйирёбанда интихоб шуд; пас аз PCA таъсири batch байни намунаҳо бо Harmony коҳиш дода шуд ва тавассути фазои ислоҳшудаи Harmony камкунии ғайрихаттии андоза бо UMAP анҷом ёфт. Кластерҳои ҳуҷайра бо генҳои marker, CellMarker, PanglaoDB, адабиёт ва дастгирии SingleR аннотатсия шуданд.

Ин тақсимот яке аз бозёфтҳои муҳими таҳқиқот аст, зеро он ишора мекунад, ки сигналҳои номзади марбут ба PAH метавонанд на танҳо тавассути нейронҳои допаминергӣ, балки тавассути бахшҳои масуниятӣ, рагӣ/нейроваскулярӣ, нейронӣ ва глиалӣ якҷоя тафсир шаванд. Аммо ифодаи навъи ҳуҷайра худ ба худ исбот намекунад, ки ген миёнарави таъсири PAH мебошад.

Оё Натиҷаҳои Molekulyar Docking Пайвастшавии Воқеии Protein–PAH-ро Исбот Мекунанд?

Не. Энергияҳои манфии пайвастшавӣ, ки бо AutoDock Vina ҳисоб шудаанд, нишон медиҳанд, ки 1-гидроксипирен метавонад бо сохторҳои сафедавии интихобшуда позаҳои ҳисоббарории мувофиқ эҷод кунад; онҳо аффинитети таҷрибавии пайвастшавӣ, ҳамтаъсири дохилиҳуҷайравӣ ё таъсири функсионалии биологиро исбот намекунанд. Дар таҳқиқот docking қабати ҳисоббарории гипотезаофар аст, ки барои омӯзиши сохтории номзадҳои бо транскриптомика ва токсикологияи шабакавӣ муайяншуда истифода мешавад.

Таҳлили docking-и 1-гидроксипирен

Сохторҳои сеандозаи сафедаҳо аз AlphaFold Protein Structure Database ва сохтори кимиёвии 1-гидроксипирен аз PubChem гирифта шудаанд. Бо AutoDock Vina барои ҳар ҷуфти protein-ligand нуҳ позаи docking ҳосил карда шуд ва позае, ки пасттарин энергияи тахминии пайвастшавӣ дошт, барои визуализатсия интихоб гардид.

Ҷуфти AKR1C1–1-гидроксипирен аз миёни панҷ ҷуфти санҷидашуда манфитарин холҳои docking дошт, бинобар ин аз ҷиҳати ҳисоббарорӣ ҳамчун мувофиқати мусоидтарин тафсир шуд. Аммо қимати -9,9 kcal/mol константаи диссотсиатсияи таҷрибавӣ нест ва исбот намекунад, ки AKR1C1 дар системаи зинда ҳадафи воқеии биологии 1-гидроксипирен мебошад.

Чаҳорчӯбаи биологии пешниҳодшуда

Тафсири ҳамгирошудаи муаллифон ба он ишора мекунад, ки экспозицияи муҳити зистии PAH дар бори метаболитҳои PAH-и пешоб инъикос меёбад ва ин метавонад ба шабакаҳои молекулавие пайваст шавад, ки бо фаъолшавии масуниятии периферӣ, сигналдиҳии кемокинӣ, пешниҳоди антиген, ҷавобҳои T-ҳуҷайра, воҳиди нейроваскулярӣ ва ҳамтаъсириҳои глиалӣ-нейронӣ буриш доранд.

Дар ин чаҳорчӯба CXCR2 ҳамчун гиреҳи молекулавии номзад ба меҳвари масуниятӣ-илтиҳобӣ; AKR1C1 ва PGR ба метаболизми steroid ва ҷузъҳои васкулярӣ/нейроваскулярӣ; GPRC5A ба сигналдиҳии нейронӣ ва равандҳои стресс; PSPH бошад ба танзими метаболикии глиалӣ пайваст пешниҳод мешаванд.

Ин схема занҷири механизми яксамтаи PAH → бемории Паркинсон нест, ки ба таври таҷрибавӣ тасдиқ шуда бошад. Ин чаҳорчӯбаи токсикологияи системавӣ барои тавлиди гипотезаҳои санҷишпазир аст, ки дар он робитаҳои аз манбаъҳои гуногуни маълумот ҳосилшуда аз ҷиҳати биологӣ маънодор карда мешаванд.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

1. Таҳлили популяция ва экспозиция

• Манбаи маълумот: NHANES 2005–2018.
• Популяцияи умумии таҳлилӣ: 81.026 калонсол.
• Гурӯҳи ғайри-PD: 80.474 нафар.
• Гурӯҳи PD: 552 нафар.
• Ҳадди синнусолӣ: 20 сола ва боло.
• Таснифи PD: таърифи ҳолате, ки аз маълумоти доруҳои дорухатӣ ҳосил шудааст.
• Метаболитҳои баррасишуда: 1-гидроксинафтален, 3-гидроксифлорен, 2-гидроксифлорен, 1-гидроксифенантрен ва 1-гидроксипирен.

Ҳамаи панҷ метаболит дар гурӯҳи PD баландтар ёфт шуданд. Дар ҳоле ки синн, ҷинс, таҳсилот ва таърихи истифодаи машрубот байни гурӯҳҳо умуман монанд буданд, дар нажод ва таърихи тамокукашӣ фарқҳои назаррас гузориш шуданд.

2. Таҳлили bulk транскриптомикӣ

• GSE7621: 16 PD + 9 назорат.
• GSE49036: 15 PD + 8 назорат.
• Маҷмуаи маълумоти муттаҳид: 31 PD + 17 назорат = 48 намуна.
• Ислоҳи batch: SVA.
• Арзёбии ислоҳи batch: PCA.
• Ифодаи дифференсиалӣ: limma.
• Ҳад: P < 0,05 ва |logFC| > 0,585.
• DEG умумӣ: 624.
• Боло танзимшуда: 202.
• Поён танзимшуда: 422.

3. Токсикологияи шабакавӣ

Аз натиҷаҳое, ки тавассути SwissTargetPrediction ва ChEMBL ба даст омада, бо Homo sapiens маҳдуд ва бо UniProt стандартӣ карда шудаанд, 441 ҳадафи тахминии марбут ба PAH ба даст омад. Вақте ки 441 ҳадаф бо 624 гени дифференсиалии PD бурида шуд, 15 номзади умумӣ боқӣ монд.

4. Ғанисозии функсионалӣ

Дар ғанисозии Gene Ontology, ки бо Metascape анҷом дода шуд, ҳадди ақал се ген ҳампӯшӣ ва ҳадди P ≤ 0,01 истифода гардид. Генҳои умумӣ махсусан дар равандҳои марбут ба танзими метаболикӣ, муҳоҷирати лейкоситҳо, танзими фосфорилатсия, камолоти ҳуҷайра ва рушди мағз мутамарказ буданд.

5. Омӯзиши мошинӣ

LASSO 10 гени номзад; SVM-RFE бошад дар зермаҷмуаи оптималии хусусият шаш генро интихоб кард. Маҷмуаи умумӣ аз AKR1C1, CXCR2, GPRC5A, PGR ва PSPH иборат буд.

Қимати AUC-и таҳлили ROC-и панҷгенӣ %99,2 гузориш шудааст. Бо вуҷуди ин, азбаски тасдиқи мустақили берунӣ анҷом дода нашудааст, ин қимат ҳамчун нишондиҳандаи иҷрои ташхиси клиникӣ умумият дода намешавад.

6. GSEA ва GSVA

Барои GSEA версияи MSigDB 7.0 истифода шуд ва ҳадди аҳамиятнокии P < 0,05-и ислоҳшуда татбиқ гардид. Натиҷаҳо махсусан барномаҳои марбут ба IL-17, TNF/NF-κB, IL6/JAK/STAT3, TGF-β, PI3K-Akt, mTOR, фосфорилатсияи оксидативӣ, cAMP ва ligand-receptor-и нейроактивро пеш оварданд.

7. Таҳлили масуниятӣ

Бо ssGSEA имзоҳои нисбии фаровонии 29 навъи ҳуҷайраи масуниятӣ ва функсияи масуниятӣ арзёбӣ шуданд. Байни PD ва назоратҳо дар 13 имзои марбут ба масуният фарқи назаррас гузориш шуд. Робитаҳои генҳои меҳварӣ бо кемокинҳо, ингибиторҳои масуниятӣ, барангезандаҳои масуниятӣ, молекулаҳои MHC ва ретсепторҳои кемокин тавассути TISIDB ҷудогона арзёбӣ шуданд.

8. Таҳлили RNA-seq-и якҳуҷайравӣ

• Маҷмуаи маълумот: GSE243639.
• 15 PD ва 14 намунаи назорат.
• Бастаи таҳлил: Seurat.
• Меъёрҳои сифати берунмонда: зиёда аз 3 MAD дуршавӣ аз медиана.
• Шумораи ҳадди ақали генҳои ошкоршуда: 200.
• Тозакунии doublet: DoubletFinder 2.0.4.
• Нормализатсия: LogNormalize, омили миқёс 10.000.
• Шумораи генҳои хеле тағйирёбанда: 2.000.
• Интегратсияи batch: Harmony.
• Камкунии андоза/визуализатсия: PCA ва UMAP.

Гурӯҳҳои асосии ҳуҷайраҳо ҳамчун нейронҳо, астроцитҳо, олигодендроситҳо, микроглия, ҳуҷайраҳои пешгузаштаи олигодендроситҳо, T-ҳуҷайраҳо ва ҳуҷайраҳои васкулярӣ аннотатсия шуданд.

9. Docking-и молекулавӣ

1-гидроксипирен бо сафедаҳои AKR1C1, CXCR2, GPRC5A, PGR ва PSPH бо истифода аз AutoDock Vina dock карда шуд. Барои ҳар ҷуфт нуҳ поза сохта шуда, позаи дорои пасттарин энергияи тахминӣ тафсир гардид. Манфитарин энергия барои AKR1C1 -9,9 kcal/mol буд.

Бозёфтҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Дар намунаи таҳлилшудаи NHANES миёнаи панҷ метаболити PAH-и пешоб дар гурӯҳи PD баландтар аст.
• Байни 441 ҳадафи барои метаболитҳои PAH тахминшуда ва 624 DEG-и дар транскриптомикаи PD ошкоршуда 15 ген ҳампӯшӣ дорад.
• Интихоби умумии LASSO ва SVM-RFE AKR1C1, CXCR2, GPRC5A, PGR ва PSPH-ро афзалият дод.
• Панҷ ген бо имзоҳои масуниятӣ-илтиҳобӣ, сигналдиҳии нейроактив, бозсозии метаболикӣ ва стресси ҳуҷайравӣ алоқаманданд.
• Генҳои меҳварӣ дар сатҳи якҳуҷайравӣ ба бахшҳои ҳуҷайравии гуногун тақсим мешаванд.
• 1-гидроксипирен барои панҷ сафеда энергияҳои манфии docking-и ҳисоббарорӣ медиҳад.

Иддаоҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

• Нишон дода нашудааст, ки экспозицияи PAH сабаби бемории Паркинсон аст.
• Нишон дода нашудааст, ки як метаболити ягонаи PAH оғози бемориро таҳрик медиҳад.
• Панҷ гени меҳварӣ биомаркерҳои ташхисии клиникӣ тасдиқшуда нестанд.
• Қимати ROC AUC дар як когорти мустақили берунӣ тасдиқ нашудааст.
• Натиҷаҳои docking пайвастшавии воқеии protein-ligand ё фаъолиятии биологиро исбот намекунанд.
• Муттаҳидсозии маҷмуаҳои гуногуни маълумот тасдиқи бисёр-омикӣ нест, ки дар ҳамон шахсон анҷом дода шуда бошад.
• Сатҳҳои OH-PAH-и пешоб экспозицияи музмини PAH-ро, ки ба солҳои дароз паҳн шудааст, пурра намояндагӣ намекунанд.

Маҳдудиятҳои асосӣ

Маҳдудияти аввал мушоҳидавӣ будани таҳлили NHANES мебошад; пайдарпайии вақт ва сабабият барқарор карда намешавад. Дуюм, метаболитҳои OH-PAH-и пешоб биомаркерҳои экспозицияи кӯтоҳмуддат мебошанд ва давраи продромалии бемории Паркинсон метавонад солҳо идома ёбад. Аз ин рӯ, сабабияти баръакс ва хатои таснифи экспозиция мумкин аст.

Сеюм, таърихи тамокукашӣ ва тақсимоти нажодӣ байни гурӯҳҳои PD ва назорат фарқ доранд. Азбаски дуди тамоку яке аз сарчашмаҳои муҳими экспозицияи PAH мебошад, омилҳои боқимондаи омехтакунанда, ба монанди шиддати тамокукашӣ, тамокукашии ғайрифаъол, парҳез, касб, ифлосшавии ҳавои атрофи манзил, истифодаи дору ва вазъи иҷтимоӣ-иқтисодӣ метавонанд ба натиҷаҳо таъсир расонанд.

Чорум, маълумоти экспозиция, маълумоти bulk транскриптомикӣ ва маҷмуаи маълумоти якҳуҷайравӣ аз популяцияҳо, бофтаҳо ва платформаҳои технологии гуногун ба даст омадаанд. Аз ин рӯ, таҳлил тасдиқи мустақими молекулавӣ дар ҳамон шахсон нест, балки равиши ғайримустақими секунҷасозии молекулавӣ мебошад.

Панҷум, модели омӯзиши мошинӣ танҳо дар 48 намунаи bulk транскриптомикӣ таҳия шудааст ва тасдиқи мустақили берунӣ анҷом дода нашудааст. Ин ҳолат махсусан дар бораи умумиятёбии иҷрои хеле баланди ROC-и гузоришшуда эҳтиётро талаб мекунад.

Ниҳоят, пешгӯии ҳадаф, ғанисозии pathway, коррелятсияҳои масуниятӣ ва docking таҳлилҳои ҳисоббарорӣ мебошанд. Оё панҷ гени меҳварӣ дар механизми сабабии байни экспозицияи PAH ва бемории Паркинсон нақш доранд ё не, бояд бо моделҳои таҷрибавӣ ва таҳқиқотҳои тӯлии инсонӣ тасдиқ карда шавад.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Унвони аслӣ: Urinary PAH Metabolites Are Associated with Parkinson’s Disease-Related Immune and Cell-Type-Specific Molecular Signatures: An Integrated Exposure-Bioinformatics Study

Муаллифон: Zhuohua Cao, Changhui Zhou, Jiao Lu, Xinmei Piao, Zhenhua Li, Siyuan Cao, Yan Chang, Hanyong Jin.

Муаллифони саҳми баробар: Zhuohua Cao, Changhui Zhou ва Jiao Lu.

Муаллифони масъул: Yan Chang ва Hanyong Jin.

Муассисаҳо: Key Laboratory of Natural Medicines of the Changbai Mountain, Ministry of Education, College of Pharmacy, Yanbian University, Yanji, Jilin Province, China; China State Institute of Pharmaceutical Industry, Shanghai InnoStar Bio-tech Co., Ltd., Shanghai, China.

Платформа: SSRN.

Навъи манбаъ: Preprint-и таҳқиқотӣ; аз арзёбии ҳамтоён нагузаштааст.

SSRN DOI: 10.2139/ssrn.6953375.

Сабти расмӣ: https://ssrn.com/abstract=6953375

Санаи нашри SSRN: 19 июни 2026.

Маблағгузорӣ: Higher Education Discipline Innovation Project, 111 Project, D18012.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон манфиати молиявӣ ё муносибати шахсии маълумеро, ки метавонад ба таҳқиқот таъсир расонад, гузориш надодаанд.

Дастрасии маълумот: Маълумоти NHANES аз манбаи расмии NHANES; GSE7621, GSE49036 ва GSE243639 аз GEO; сохторҳои кимиёвӣ аз PubChem; ҳадафҳо аз SwissTargetPrediction ва ChEMBL; номгузории сафедаҳо аз UniProt ва сохторҳои сафедаҳо аз AlphaFold Protein Structure Database гирифта шудаанд.

Саҳмҳои муаллифон: Zhuohua Cao дар консептуализатсия, курацияи маълумот, таҳлили расмӣ, усул, нармафзор, визуализатсия ва тарҳи аввал; Changhui Zhou дар курацияи маълумот, таҳлили расмӣ, таҳқиқ, усул ва навиштан/арзёбӣ; Jiao Lu дар таҳқиқ, курацияи маълумот, усул, таҳлили расмӣ ва тарҳи аввал; Xinmei Piao ва Zhenhua Li дар корҳои таҳқиқ/тасдиқ; Siyuan Cao дар таҳқиқ ва тасдиқ; Yan Chang ва Hanyong Jin дар консептуализатсия, назорат, тасдиқ ва навиштан вазифа иҷро кардаанд.

Ҳадди тафсири методологӣ: Таҳқиқот сабабиятро байни экспозицияи PAH ва бемории Паркинсон исбот намекунад. Қисми NHANES мушоҳидавӣ аст; ҳосил шудани ҳолати PD аз маълумоти доруҳои дорухатӣ метавонад номуайянии тасниф эҷод кунад. Модели транскриптомикӣ тасдиқи берунӣ надорад. Пешгӯии ҳадаф, таҳлили pathway, коррелятсияи масуниятӣ ва бозёфтҳои docking тасдиқи таҷрибавиро талаб мекунанд.