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研究背景:随着人口老龄化趋势日益严重,主动脉瓣疾病的患病率不断升高,尤其是钙化性主动脉瓣疾病（CAVD）和主动脉瓣反流（AR）,然而其进展率并不高,因此常常被忽略。虽然大多数患者仅为轻度病变,早期主动脉瓣疾病仍可导致主动脉瓣周围发生血流动力学紊乱,进而增加心血管事件死亡风险和再住院率,加重老年患者的疾病负担。目前对于主动脉瓣疾病的治疗手段有限,手术治疗仅针对能够耐受的重度患者,轻度患者并无特殊治疗方案。生物信息学是基于基因芯片和测序等相关技术获取生物信息数据,通过计算机对数据进行存储、检索、分析的一门新学科。可用于疾病相关基因、蛋白的筛查,结构、功能的预测,为疾病研究提供了新的方向。目前认为表观遗传学改变在主动脉瓣疾病中发挥了重要作用,这为靶向治疗提供了可能的依据。本研究希望通过生物信息学分析,探索主动脉瓣疾病的潜在靶标,为其预防和诊治提供新的思路。研究目的:1.通过临床资料分析探索CAVD与心血管相关疾病、心脏结构功能的关系;2.通过生物信息学分析筛选出CAVD瓣膜的差异表达基因和富集通路,分析免疫细胞在CAVD患者瓣膜组织中浸润情况,为CAVD诊疗提供可能干预的靶标;3.通过临床资料以及生物信息学分析探索轻度AR的独立危险因素并筛选出AR差异表达基因和富集通路,为AR诊疗提供早期干预的可能靶标。研究方法:1.回顾性分析联勤保障部队第904医院心血管内科176例患者的病历资料,根据心脏超声主动脉瓣有无钙化分为非CAVD组88例和CAVD组88例,记录每位患者的一般资料和心脏超声检查数据,应用统计学方法对CAVD与心血管相关疾病、心脏结构功能的关系进行分析。2.从GEO数据库中获取人类CAVD现有信息芯片,筛选出正常主动脉瓣膜与CAVD瓣膜之间的DEGs;对DEGs的功能和通路进行GO和KEGG富集分析;应用String数据库和Cytoscape软件构建PPI网络,并筛选出关键基因;运用CIBERSORT数据包计算CAVD瓣膜中22种免疫细胞的浸润比例。3.回顾性分析联勤保障部队第904医院体检中心741例成年人病历资料,根据心脏超声主动脉瓣反流量分为无反流组（NAR组）602例和轻度反流组（AR组）139例,记录每个人的一般资料和相关体检数据,应用统计学方法分析轻度AR的相关因素。4.从GEO数据库中获取人类AR和AD现有信息芯片,筛选出正常主动脉瓣与AR瓣膜、正常主动脉组织和AD组织之间的DEGs;运用CIBERSORT数据包计算AR瓣膜和AD组织中22种免疫细胞的浸润比例;筛选出AR和AD共同DEGs,对共同DEGs的功能和通路进行GO和KEGG富集分析;应用String数据库和Cytoscape软件构建PPI网络,并筛选出关键基因。结果:1.一般资料对比发现,CAVD组年龄较大,心衰、房颤、主动脉硬化、颈动脉硬化发生率较高,差异均有统计学意义（P＜0.05）;心脏超声结果对比发现,CAVD组主动脉瓣瓣开较小,左房内径较大,射血分数（EF）较低,主动脉瓣反流发生率较高且反流量较大,差异均有统计学意义（P＜0.05）。2.通过文本挖掘和数据分析,CAVD患者瓣膜组织有95个DEGs,其中64个基因上调,31个基因下调。这些DEGs通过GO分析富集到细胞外基质组织、细胞外结构组织、外部封装结构组织等117个生物学过程,含胶原蛋白的细胞外基质、内质网腔、胶原蛋白三聚体等13个细胞组分和细胞外基质结构成分、整合素结合、具有拉伸强度的细胞外基质结构成分等33个分子功能。KEGG分析显示DEGs主要在蛋白质消化与吸收、细胞外基质-受体相互作用、局灶性黏附等10个方面富集。通过PPI分析筛选出10个关键基因（COL4A2、COL4A1、COL3A1、THBS2、COL5A1、COL5A2、COL4A4、COL11A1、FN1和COL4A3）和两个基因模块,这些关键基因主要在细胞外基质-受体相互作用、黏着斑和蛋白质消化与吸收等方面富集。通过CIBERSORT分析表明CAVD瓣膜中M0型巨噬细胞和M1型巨噬细胞细胞浸润比例较高（P＜0.05）。3.AR组的年龄、高血压比例、收缩压、主动脉根部内径、左房内径大于NAR组,而身高、体重、体表面积、主动脉瓣瓣开较小,差异均具有统计学意义（P＜0.05）;多因素Logistic回归提示,年龄（OR=7.347,95%CI:4.429-12.187,P＜0.001）、主动脉根部内径（OR=2.025,95%CI:1.338-3.065,P=0.001）是轻度AR的独立危险因素;身高（OR=0.530,95%CI:0.347-0.809,P=0.003）是轻度AR的独立保护因素。4.通过文本挖掘和数据分析,在AR和AD中有22个共同的差异表达基因（DEGs）,包括14个上调基因,8个下调基因。共同DEGs通过GO富集到正向趋化的调控、白细胞-细胞黏附的调控、细胞基质粘附等64个生物学过程,含胶原蛋白的细胞外基质、纤维胶原蛋白三聚体、带状胶原纤维等30个细胞组分和MHC-II类受体活性、MHC-II类蛋白复合物结合、整合素结合等6个分子功能。KEGG分析显示DEGs主要在产生Ig A的肠道免疫网络、类风湿性关节炎、白细胞跨内皮迁移等10个方面富集。通过PPI分析筛选出10个AR和AD共同的关键基因（THY1、COL1A1、VCAM1、CXCL12、LUM、LYVE1、ANGPT2、TIMP4、SFRP4和MXRA5）。结论:1.钙化的主动脉瓣开放和关闭功能均受限,可能对心脏结构和功能产生影响,进而促进心衰、房颤等心血管疾病的发生发展。2.FN1、MMP9、COL3A1、SPP1、COL4A2、THBS2、COL5A2、COL5A1、COL4A1和IGF1是CAVD进展中的关键基因。CAVD的发生发展与细胞外基质重塑、巨噬细胞浸润密切相关。细胞外基质调控基因可能可以作为早期CAVD的生物标志物以及CAVD防治的靶标。3.主动脉根部扩张可能是引起主动脉瓣早期反流的重要原因,THY1、COL1A1、VCAM1、CXCL12、LUM、LYVE1、ANGPT2、TIMP4、SFRP4和MXRA5是AR和AD共同关键基因,早期干预可能通过预防AD,直接或间接地延缓AR的发生发展。