铁死亡+GBD+孟德尔+NHANES+网络毒理学+多组学，江南大学这波操作无敌了！这篇12分的研究真是发低了！

这个题目顿时让我感觉到了科研圈的内卷程度，不知道你们体会到了吗？

馆长今天带来的这篇文章当真是错过后悔的那种，废话不多说，咱们一起看看吧！

选题新颖： 该研究聚焦 重金属镉暴露对癫痫 的影响，选题新颖，而且结合了铁死亡这个国自然热点，创新性非常高；

思路创新： 该研究整合了 GBD数据库、孟德尔随机化分析、网络毒理学、NHANES数据库、代谢组学、机器学习以及动物实验 进行综合分析，整体设计思路非常新颖。

这真真是一个不可多得的联合思路，非常值得学习观摩！如果你也对多组学感兴趣，但选题拿不准、思路搞不定可以直接call馆长，专业团队助力您快速发文！

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题目：通过铁死亡途径研究镉暴露对癫痫小鼠癫痫发作严重程度和焦虑样行为的潜在风险：一种综合多组学方法

研究背景

镉是一种来自工业活动的有毒重金属，具有神经毒性风险，尤其是对儿童。虽然癫痫发作在儿童中很常见，但镉与癫痫发作之间的联系尚不清楚。铁下垂是一种铁依赖性细胞死亡，是癫痫诱发的海马损伤和相关焦虑的关键。本研究旨在阐明这些机制并评估镉暴露的更广泛影响。

研究思路

首先，通过对长期镉暴露工人的观察性研究、孟德尔随机化分析、NHANES分析、尿代谢组学和机器学习分析相结合，探索了长期镉暴露对炎症细胞因子、铁中毒相关基因表达以及脂质和铁代谢的影响。

其次，通过利用人类疾病和金属相关基因靶点的公共数据库，以及治疗性分子分析，确定了癫痫中镉毒性的关键人类基因靶点，并提出褪黑激素作为一种有前景的治疗剂。

最后，利用小鼠行为分析、T2 MRI （ 核磁共振成像 ）和MRS（ 核磁共振波谱法 ），提供了长期镉暴露如何破坏大脑中的铁和脂质代谢，引发海马铁死亡的证据。

主要结果

镉暴露可能诱发神经元铁死亡，并对癫痫发作症状构成风险

首先利用 GBD数据库 初步探讨了全球职业镉暴露的潜在风险，相比其他主要亚洲国家，中国2021年的残疾调整寿命年数比率更高（图1）。

为探索并提供镉暴露对铁死亡途径和癫痫症状的潜在影响的证据。进行了一个 试点观察队列，作者招募了一组观察性队列，首次提供了镉暴露与铁死亡相关基因之间的关联以及促炎细胞因子水平变化的初步证据（图2）。

随后进行 孟德尔随机化 分析，探讨铁死亡相关基因与局灶性癫痫发作之间的联系。结果表明，DMT1与局灶性癫痫发作症状之间存在遗传关联，可能是由于镉暴露直接影响了DMT1，导致细胞亚铁离子水平升高（图3）。

此外，还基于 NHANES 数据库 的细胞计数信息，通过单变量和多变量逻辑回归分析探讨了镉诱导的炎症和癫痫发作之间的关联。结果显示单核细胞百分比和红细胞分布宽度（RDW）与癫痫症状相关（图4）。

图1

图2

图3

图4

网络毒理学分析表明镉对癫痫发作的毒性作用与脂质代谢、铁代谢和Nrf2依赖性铁死亡途径有关

为了深入探讨镉暴露诱导的铁死亡在癫痫发作中的潜在机制，首先进行了人体尿液 代谢组学 分析。结果显示，镉暴露组有200个差异表达代谢物，Reactome 富集分析发现甘油磷脂代谢和SLC转运体紊乱功能的富集（图4）。

通过 机器学习 （SVM模型和随机森林模型），从200个差异代谢物中确定关键的差异代谢物，得到2个参与镉暴露毒性效应的关键差异代谢物PI(22:1(11Z)/0:0)和PC(22:4 (7Z,10Z,13Z,16Z)/14:0)，这两个代谢物均参与铁死亡的发生（图5）。

随后进行 网络毒理学分析 ，鉴定了192个涉及镉暴露对癫痫发作毒性效应的潜在人类基因靶点，功能富集分析和PPI网络分析发现IL-6和NF-κB在镉诱导的神经毒性对癫痫发作的影响中起关键作用。最后，利用 Enrichr 和 CMAP 数据库，根据中枢基因分析结果确定了潜在的治疗方案，两个数据库都强调了褪黑激素的治疗潜力（图6） （ps：这部分的数据处理量比较大，自己的电脑可能跑不动，可以试用一下馆长这里的生信服务器）

图5

图6

镉暴露诱导的铁死亡可加重癫痫小鼠的癫痫症状和焦虑样行为

为了验证镉暴露诱导的铁死亡对癫痫发作的潜在影响，以及从先导队列和网络毒理学分析中获得的潜在基因靶点，利用了海人草酸（KA）诱导 癫痫小鼠模型 。通过新物体识别（NOR）测试、莫里斯水迷宫（MWM）测试和高架十字迷宫（EPM）测试发现镉暴露通过诱导铁死亡加剧了癫痫小鼠的癫痫发作严重性、认知功能障碍和焦虑样行为，而褪黑素和铁死亡抑制剂Fer-1能缓解癫痫发作（图7，图8）。

图7

图8

褪黑素可能通过调节脂质和铁代谢以及激活Nrf2依赖性铁死亡通路来减轻癫痫小鼠镉暴露的毒性作用

作者还探索并验证了在癫痫发作的情况下镉诱导的铁死亡加剧的潜在机制。T2加权MRI显示，与对照组相比，KA组脑铁积累显著增加。镉暴露进一步加剧了铁的积累。铁死亡抑制剂Fer-1或褪黑素进行预处理可显著减轻这种影响。利用MRS来评估脂质代谢的变化，与仅暴露于KA的小鼠相比，镉暴露小鼠大脑中的脂质水平升高（图9）。

随后对KA组和KA+CD（镉）组的海马组织进行RNA测序分析，以验证在癫痫发作背景下镉诱导的铁死亡加剧的潜在机制。功能分析强调了癫痫小鼠海马对镉暴露反应中脂质代谢的关键作用。检测血清IL - 6、海马Fe2 +、PTGS2、MDA和GSH水平以及Western blot分析显示，镉暴露增加Fe2 +、PTGS2、MDA水平，降低GSH水平，改变相关蛋白表达，褪黑素处理可逆转这些变化，表明褪黑素通过调节脂质和铁代谢、激活Nrf2依赖的铁死亡途径减轻镉的毒性作用（图10）。

图9

图10

文章小结

这篇整合GBD分析、观察性队列分析、MR分析、代谢组学和网络毒理学分析，并进行了动物实验验证，内容确实丰富，12.2分有点发低了！这么优秀的思路大家抓紧学起来！ 如果你也想用这种多组学分析发高分，可以直接滴滴馆长！专业团队，1V1定制创新思路和分析，为你的科研保驾护航~