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【背景】支气管肺发育不良(BPD)是早产儿最常见的呼吸系统慢性并发症,以肺泡发育停滞和肺血管受损为主要特征。早产、产前或产后感染、机械通气、氧化应激损伤及动脉导管未闭等都与BPD的发生和发展密切相关。造成BPD发生和促进其发展的原因复杂,产前和产后炎症、异常血管生成、肺泡化受阻等多种生物学过程都参与其中,涉及如TGF-β、VEGF和FGF-10等多种基因的表达改变,其机制目前尚未完全阐明。因此研究BPD发病过程中特异性基因表达改变对阐明BPD发病机制以及筛选早期诊断生物标志物至关重要。【目的】1.筛选GSE25286数据集中BPD组和对照组之间的差异表达基因。2.探究差异表达基因的富集功能途径和信号通路。3.利用差异表达基因构建蛋白相互作用网络并在该网络筛选关键模块及核心基因,并验证核心基因表达情况。4.探究关键模块和核心基因富集的功能途径和信号通路。5.对NCBI数据库进行文本挖掘以探究BPD过程中的潜在相关基因。【方法】从GEO数据库下载了数据集GSE25286,利用GEO数据库中的在线分析工具GEO2R鉴定高氧暴露的肺组织和对照组之间的DEGs,使用Web Gestalt交互式分析工具对DEGs进行GO、KEGG和Reactome反应组富集分析确定与DEGs相关的功能富集和关键途径。使用STRING数据库构建了DEGs编码蛋白的PPI网络,并使用cytoscape软件将PPI网络可视化。MCODE插件被用于识别PPI网络中的关键模块,MCC算法被用于从关键模块中筛选核心基因,并在另外多个BPD相关数据集(GSE32472,GSE51039,GSE121097)中验证核心基因的表达情况。本研究使用pubmed2ensembl在线交互式分析工具挖掘并统计了NCBI数据库中BPD相关基因,并分析其富集的功能途径。【结果】在BPD和对照组之间共鉴定出1289个DEGs,包括568个下调基因和721个上调基因。GO富集分析显示DEGs富集于细胞基质粘附、血管生成、细胞趋化作用、氧化应激反应、白细胞迁移和细胞外基质等多个生物学途径,KEGG信号通路富集分析显示DEGs参与了Rap1、p53、PI3K-Akt、HIF-1和MAPK等多条信号通路。REACTOME富集分析显示DEGs参与了细胞周期、嗜中性粒细胞脱颗粒和先天免疫系统等多个反应组。从PPI网络中筛选出1个关键模块,富集分析结果显示该模块显著富集在白细胞迁移、组织重构、肌细胞增殖、细胞趋化作用、血管生成、鞘脂类信号通路、IL-17信号通路、肿瘤坏死因子信号通路等多个途径。共筛选出8个核心基因,分别为PECAM1、IL6、MMP9、MAPK14、CTGF、CXCL5、TIMP1和TIMP2,其中IL6在BPD患儿外周血数据集中表达量显著增高,并随BPD严重程度增加而增加。文本挖掘基因集富集分析结果与DEGs富集分析结果具有一致性。【结论】本研究通过生物信息学分析探索了BPD肺组织和正常肺组织之间基因表达差异,富集分析结果说明炎症反应和血管生成对BPD发生具有关键作用,筛选出的核心基因在BPD中可能扮演关键角色,并具备成为BPD早期生物标志物的潜力。这项研究为BPD的分子机制提供了新颖的见解,也为筛选可能的治疗靶点提供了新思路。