张旸, 魏强嫚
肌肉减少症(肌少症)是老年人群功能衰退的重要病理表型,其发生与代谢稳态失衡密切相关。酪氨酸代谢通路近年来被证实在多种衰老相关疾病中异常激活,但其在SARC中的作用机制及与功能表型的定量因果关联仍缺乏系统研究。本研究整合3组转录物组数据,批次校正后纳入94例,经线性模型微阵列分析(linear models for microarray data,Limma)差异分析、基因集富集分析(gene set enrichment analysis,GSEA)与加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)筛选出33个酪氨酸代谢相关基因。结合最小绝对收缩和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)、随机森林(random forest,RF)与支持向量机递归特征消除(support vector machine-recursive feature elimination,SVM-RFE)3种算法交叉验证,识别FOXO1、ADH1B、DUSP4和IDO1共4个关键因子。整合10X单细胞转录物组数据(n=24 573细胞)与单细胞代谢活性评分,在细胞水平构建关键基因表达与酪氨酸代谢活性的回归模型(例如FOXO1: y = 1.7542x + 0.9345),并通过两样本孟德尔随机化(two-sample Mendelian randomization,MR)分析,探讨其与肌肉功能表型的因果关联。FOXO1在卫星细胞中特异性高表达(3.1倍,P= 1.4×10-8),其表达与代谢活性显著正相关,孟德尔随机化(Mendelian randomization, MR)分析显示,其高表达显著增加握力下降风险(β = -0.23,P= 2.1×10-6),而IDO1在内皮细胞富集表达,呈保护性因果关联(β = 0.17,P= 4.3×10-4)。基于4基因构建的多变量风险预测模型在独立验证队列中曲线下面积(area under the curve,AUC)= 0.86,优于传统临床指标(ΔAUC = 0.12,P= 0.003)。本研究构建“关键基因-代谢通路-肌肉功能”三维调控闭环,结合多算法筛选、单细胞建模与因果推断,系统揭示酪氨酸代谢在SARC中的核心作用,为分子分型与靶向干预提供了理论基础和应用工具。