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研究背景脓毒症是患者对严重感染的反应失调导致的多器官功能障碍,严重者可发展为脓毒性休克,其病死率极高,脓毒症高死亡率一直是医学界研究的重点。在过去的20年里,大量的研究数据提高了人们对脓毒症病理生理学的认识,逐步厘清炎症通路的调节和免疫抑制在脓毒症中发挥的作用,但是脓毒症导致的血管内皮细胞损伤的发病机制和分子机制仍不是十分清楚。最近,生物信息学技术的出现,可以帮助我们获得脓毒症和正常人之间的差异表达基因谱（DEGs）,并通过蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络分析,同时进行机制的验证,有助于深入探索脓毒症新的分子机制,为脓毒症的防治提供新的思路和方法。研究目的通过对基因表达数据库（Gene Expression Omnibus,GEO）中脓毒症相关的数据集进行生物信息学分析筛选出参与脓毒症发病的关键基因,并研究其在脓毒症血管内皮细胞中的表达和调控情况,探索出其在脓毒症发病过程中潜在的作用机制。研究方法1.采用生信分析的方法,从GEO数据库中获取脓毒症的基因芯片表达谱,下载15例感染性休克和8名健康志愿者的中性粒细胞样本数据的微阵列数据集GSE64457,利用R-studioru软件统计分析出感染性休克和健康志愿者的中性粒细胞的差异表达基因（DEGs）,利用互作基因检索（STRING）数据库搜索工具构建差异基因的蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络,并在一款图形化显示网络并进行分析和编辑的软件（Cytoscape）中可视化,通过将所筛选出的关键基因在已知的作用途径和机制与脓毒症血管损伤的病理生理变化进行关联分析,找出预期研究的关键基因;2.利用荧光定量PCR检测所筛选出的关键基因MMP8在脓毒症患者中性粒细胞中的表达水平,以验证生信分析的结果;3.使用脓毒症患者血清和正常志愿者血清刺激人脐静脉内皮细胞（HUVEC）,并使用关键基因MMP8的抑制剂M8I进行干预,利用荧光定量PCR检测HUVEC的血管内皮细胞粘附分子-1（VCAM-1）基因的表达变化,酶联免疫吸附测定法（ELISA）检测上清液VCAM-1蛋白的变化,并检测外周血单核细胞（PBMC）与HUVEC黏附率,同时采用Western blot法检测细胞内p38 MAPK和ERK1/2的变化情况。研究结果1.本研究共鉴定出7个HUB基因（MMP8、HP、ARG1、FOLR3、QSOX1、PGLYRP1、OSCAR）,生物学过程分析表明,这些基因主要富集在炎症反应、免疫反应中。再通过将所筛选出的关键基因在已知的作用途径和机制与脓毒症血管损伤的病理生理变化进行关联分析,发现MMP8可能与内皮细胞损伤有关;2.荧光定量PCR显示:脓毒症患者血液中中性粒细胞的MMP8基因的表达量显著高于正常志愿者组（22.9±16.77 vs 2.36±2.16,p<0.05）。3.用脓毒症患者血清和正常志愿者血清刺激HUVEC 6小时后发现,脓毒症血清刺激6小时后VCAM-1基因表达量显著高于正常血清刺激组（4.51±1.45 vs1.00±0.11,p<0.05）,和蛋白表达量显著升高（2360±34.15 vs 576.3±19.58,p<0.05）,通过外周血单核细胞黏附实验检测发现脓毒症血清相对于正常血清刺激后外周血单核细胞的黏附率显著增高（479.3±47.96%vs 100%,p<0.05）,WB检测发现脓毒症血清刺激后p38 MAPK（0.69±0.04 vs 0.30±0.02,p<0.05）和ERK1/2（0.68±0.05vs 0.35±0.02,p<0.05）蛋白的相对表达量显著增高。使用MMP8抑制剂进行预处理1h再使用脓毒症患者血清刺激,发现内皮细胞中VCAM-1基因表达（1.01±0.05vs 0.36±0.15,p<0.05）,上清液中VCAM-1蛋白含量（2381±50.76 vs 1941±6.23,p<0.05）,外周血单核细胞黏附率（479.3±47.96%vs 210.7±13.65%,p<0.05）均显著下降,同时细胞内的p38 MAPK（0.83±0.03 vs 0.32±0.04,p<0.05）和ERK1/2（0.55±0.02 vs 0.24±0.07,p<0.05）蛋白含量也明显降低。研究结论通过生物信息分析筛选的关键基因MMP8,参与了脓毒症血管内皮细胞粘附分子1（VCAM-1）的产生和释放,并引起外周血单核细胞黏附数增加,这一作用可能与MMP8活化p38 MAPK和ERK1/2信号通路有关。