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背景:肥胖相关性肺病发病率随着肥胖人群的增加而增加,研究表明肥胖可能通过多种机制影响肥胖相关性肺病的发生发展和预后,高胰岛素血症和胰岛素抵抗可能在其中起到重要作用。而高浓度胰岛素对气道上皮细胞的具体作用及机制尚不完全清楚。生物信息学能够提取有用的数据,为疾病的发生发展规律提供全面的思路。本研究以高浓度胰岛素刺激的气道上皮细胞为研究对象,基于RNA-Seq技术、iTRAQ技术、RayBiotech蛋白芯片检测结果,用生物信息学方法分析在高浓度胰岛素刺激的气道上皮细胞中起关键作用的分子和通路。方法:本研究对3组高浓度胰岛素刺激的人支气管上皮细胞(BEAS-2B)及其对照组进行RNA-Seq检测。用R软件的DeSeq2包选择RNA-seq的测序结果中的差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs),以 p值<0.05 和变化倍数(Fold Change,FC)≥1.4(即log2|FC|≥0.5)作为阈值筛选DEGs。对DEGs用多种生物信息学工具进行综合分析。并对3组胰岛素刺激的BEAS-2B和其对照组进行iTRAQ检测,对其进行定量蛋白组学研究。以FC>1.2和Q-value<0.05两个条件作为阈值筛选差异表达蛋白(Differentially expressed genes,DEPs),并用韦恩图取其交集。此外,用RayBiotech抗体芯片技术对高浓度胰岛素刺激后的BEAS-2B细胞上清液进行炎症因子的检测。通过综合分析,确定可能参与高浓度胰岛素对气道上皮细胞影响的关键分子和通路。结果:BEAS-2B胰岛素刺激组与对照组之间共筛选出DEGS146个,其中在胰岛素刺激组上调的DEGs有115个,下调的DEGs有31个。DEGs主要富集的KEGG通路为“金黄色葡萄球菌感染”和“补体和凝血级联”通路。基于iTRAQ的蛋白质谱分析结果表明在胰岛素刺激组与对照组气道上皮细胞之中共发现DEPs99种,胰岛素组-1/对照组-1和胰岛素组-3/对照组-3共同的差异表达蛋白共8种,三组共同DEPs共2种。综合RNA-Seq和iTRAQ结果显示高浓度胰岛素刺激的气道上皮细胞中,补体通路激活,DEGs中C5AR1上调,C5水平增加,但无显著差异;差异蛋白SFMBT1水平增加。此外,细胞上清液的RayBiotech抗体芯片结果显示上皮间质转化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)相关的 TGF-β1 升高。本研究查询了RNA-Seq 及蛋白质谱结果中的上皮间质转化过程中相关因子的表达水平。结果显示,与对照组相比,高浓度胰岛素刺激后,上皮细胞相关的标志物水平降低,间充质细胞相关的标志物水平增加,但差异无显著统计学差异,这进一步提示高浓度胰岛素刺激的气道上皮细胞可能发生上皮间质转化。结论:生物信息学分析显示补体通路、SFMBT1可能参与高浓度胰岛素对气道上皮细胞作用的过程,引发气道上皮细胞上皮间质转化,这为高浓度胰岛素刺激气道上皮细胞的作用及机制提供新的思路。这一结论可能为肥胖相关性肺病的患者寻求新的治疗方向和靶点提供新见解。