目的:骨关节炎（osteoarthritis,OA）是一种常见的退行性关节疾病,具有严重的致残性,其潜在的分子机制尚不清楚。本研究目的在于通过生物信息学方法筛选OA的关键基因、构建竞争性内源性RNA（competing endogenous RNA,ceRNA）网络,并阐明OA的潜在机制,为OA的诊断和治疗提供思路。研究方法:利用基因表达数据库（Gene Expression Omnibus,GEO）,检索符合条件的数据集:GSE55235、GSE55457、GSE55584、GSE1919、GSE12021、GSE82107,分为测试集（GSE55235、GSE55457、GSE55584）和验证集（GSE1919、GSE12021、GSE82107）。对测试集数据去除批次效应后,分析获得差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）,然后利用R软件对DEGs进行基因本体论（Gene Ontology,GO）、京都基因和基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）和疾病本体论（Disease Ontology,DO）富集分析,了解DEGs的功能、富集途径与富集疾病。使用STRING数据库获得蛋白互作（Protein-Protein Interaction,PPI）网络后,使用Cytoscape软件确定HUB基因。用验证集数据验证富集在OA上的HUB基因,并对验证后的OA-HUB基因绘制受试者操作特性曲线（receiver operating characteristic curve,ROC曲线）。使用临床样本采用实时荧光定量聚合酶链式反应（real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,q PCR）技术检测OA-HUB基因mRNA表达水平。最后,对验证后的OA-HUB基因进一步分析:通过在线RNA网站预测OA-HUB基因的目标微小RNA（microRNA,miRNA）、长链非编码RNA（long non-coding RNA,lncRNA）、环状RNA（circular RNA,circRNA）,并使用Cytoscape构建共表达网络和ceRNA网络。结果:在测试集GSE55235、GSE55457、GSE55584中:26个OA样本和20个健康对照（Healthy Control,HC）样本共鉴定出322个DEGs,其中192个上调,130个下调。富集分析显示DEGs主要富集在“胶原蛋白”等细胞组分,“白细胞活化的正向调节”等生物过程,以及“类风湿性关节炎”等信号通路。共有18个DEGs富集在OA上。使用STRING数据库获得PPI网络后通过Cytoscape鉴定出15个HUB基因。对富集在OA上的18个DEGs和15个HUB基因取交集,得到5个OA-HUB基因:白细胞介素6（interleukin 6,IL6）、CXC趋化因子配体8（CXC chemokine ligand 8,CXCL8）、基质金属蛋白酶9（matrix metallopeptidase 9,MMP9）、基质金属蛋白酶3（matrix metallopeptidase 3,MMP3）、整合素亚基（integrin subunit alpha M,ITGAM）。用验证集GSE1919、GSE12021、GSE82107的25个OA样本和21个HC样本进行验证并对验证后的OA-HUB基因绘制ROC曲线,其中IL6、MMP9、MMP3和ITGAM这4个基因被证明在OA中起重要作用,且可能作为诊断OA的生物标志物。q PCR结果显示IL6在人类OA滑膜组织上显著低表达,MMP9、MMP3和ITGAM在人类OA滑膜组织上显著高表达,与生物信息学分析结果一致。根据ceRNA网络原理,利用在线RNA网站推测XIST-hsa-miR-211-5p-MMP9,XIST-hsa-miR-204-5p-MMP9,XIST-hsa-miR-204-5p-MMP3,XIST-hsa-miR-377-3p-ITGAM轴可能在OA发病机制中起重要作用。结论:通过生物信息学分析筛选并通过数据集和实验验证4个OA-HUB基因IL6、MMP9、MMP3和ITGAM,上述基因可能成为诊断OA的生物学标志物以及潜在的治疗靶点。构建ceRNA网络,推测XIST-hsa-miR-211-5p-MMP9,XIST-hsa-miR-204-5p-MMP9,XIST-hsa-miR-204-5p-MMP3,XIST-hsa-miR-377-3p-ITGAM轴可能在OA发病机制中发挥重要作用。希望在转录组水平为OA发展机制研究提供新的思路。