摘要目的:骨关节炎(osteoarthritis,OA)和肌肉减少症是老年人中的重要健康问题,严重影响老年人的日常活动和生活质量,二者之间的关系仍不明确.本研究旨在探究与OA和肌肉减少症相关的共同关键基因和生物通路.方法:从基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)获取OA和肌肉减少症的基因表达谱.利用R软件分别比较OA和肌肉减少症样本与正常对照组的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),并通过维恩图分析提取共同的DEGs.对共同的DEGs进行基因本体论(Gene Ontology,GO)和京都基因与基因组数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)功能富集分析,识别与2种疾病相关的生物学通路.通过蛋白-蛋白相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络分析和最大集团中心性(maximal clique centrality,MCC)算法对每个基因的关键性进行排序,筛选出候选枢纽基因.根据在2个验证数据集中的基因差异表达分析结果进一步筛选OA和肌肉减少症共同的关键基因,并通过受试者操作特征曲线(receiver operating characteristic,ROC)曲线分析关键基因在预测OA和肌肉减少症方面的潜在价值.随后,构建OA和肌肉减少症小鼠模型,采用苏木精和伊红染色、番红O/固绿染色验证OA小鼠模型,转棒实验和测量股四头肌的肌肉质量验证肌肉减少症小鼠模型.通过实时反转录聚合酶链反应(real-time reverse transcription PCR,real-time RT-PCR)检测选定的关键基因在OA和肌肉减少症小鼠中的mRNA表达水平.最后进行基因集富集分析(gene set enrichment analysis,GSEA)来识别2种疾病中与所筛选的共同关键基因相关的信号通路.结果:在OA和肌肉减少症基因表达谱中共筛选出了89个共同的差异表达基因,包含76个共同上调的基因和13个共同下调的基因.89个DEGs在蛋白质消化和吸收、PI3K-Akt信号通路及细胞外基质-受体相互作用中显著富集.通过对89个共同DEGs的PPI网络分析和MCC算法筛选出了排名前17的候选枢纽基因,根据17个候选枢纽基因在验证数据集中的差异表达分析结果,最终筛选出AEBP1和COL8A2作为这2种疾病共同的关键基因,二者在疾病组中都显著上调(均P<0.05).在OA和肌肉减少症相关数据集中,AEBP1和COL8A2的表达水平预测的ROC曲线的曲线下面积(area under the curve,AUC)均大于0.7,表明AEBP1和COL8A2在预测OA和肌肉减少症方面均具有潜在价值.Real-time RT-PCR结果表明AEBP1和COL8A2的mRNA表达水平在疾病组中显著上调(均P<0.05),与生物信息学分析的结果一致.GSEA结果显示:在OA和肌肉减少症中,AEBP1和COL8A2与细胞外基质-受体相互作用、核糖体、氧化磷酸化密切相关.结论:AEBP1和COL8A2有潜力作为OA和肌肉减少症的共同生物标志物.细胞外基质-受体相互作用这一重要通路可能成为预防和治疗OA和肌肉减少症的潜在靶点.