CRSwNP、AR和AS是常見的上、下呼吸道疾病，嚴(yán)重影響全球健康、生活質(zhì)量和社會經(jīng)濟(jì)地位。CRSwNP影響大約14%的美國成年人、大約10.9%的歐洲成年人和大約8%的中國成年人。CRSwNP患者常常出現(xiàn)鼻塞、嗅覺喪失和面部疼痛，導(dǎo)致生活質(zhì)量下降，并因反復(fù)感染和手術(shù)而增加醫(yī)療費(fèi)用。AR影響全球多達(dá)30%的成人和40%的兒童，表現(xiàn)為打噴嚏、瘙癢、鼻塞和流鼻涕等癥狀。這些癥狀會擾亂日?；顒雍退撸⒁蜥t(yī)療費(fèi)用和生產(chǎn)力損失造成沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。AS影響著全球超過3億人，其特征是發(fā)作性哮鳴、氣短、胸悶和咳嗽。這種疾病不僅導(dǎo)致嚴(yán)重的發(fā)病率和死亡率，而且由于頻繁住院和醫(yī)療保健使用而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)成本。

從GEO中鑒定出健康鼻黏膜和CRSwNP之間的差異表達(dá)基因（DEG）。使用基因集富集分析（GSEA）和隨機(jī)森林（RF）算法進(jìn)一步篩選候選基因。使用TwoSampleMR分析進(jìn)行候選基因與上、下呼吸道疾病（CRSwNP、AR和AS）之間的因果推斷。scRNA-seq數(shù)據(jù)用于確定候選基因的細(xì)胞定位和細(xì)胞間相互作用。分子對接用于鑒定潛在的治療藥物。

BulkRNASeq分析顯示，與對照組相比，CRSwNP組有1514個增加的DEGs，1303個減少的DEGs（圖2C）。GSEA富集分析表明CRSwNP中的基因在REACTOME_SIGNALING_BY_INTERLEUKINS和REACTOME_INTERLEUKIN_4_AND_INTERLEUKIN_13_SIGNALING通路中富集（圖2D-E）。DEGs與IL4-IL13通路之間有28個相交基因（圖2F-G）。RF算法顯示這些基因表現(xiàn)出高穩(wěn)定性和較少的樣本殘差，其中HMOX1獲得最高的重要性得分（圖2H-I）。最后，在其他四個隊(duì)列中驗(yàn)證了HMOX1以確保其普遍性（所有P<0.05）（圖2J-M）。

TwoSampleMR分析表明，使用逆方差加權(quán)（IVW）方法，HMOX1與鼻息肉和AS發(fā)病率呈負(fù)相關(guān)（圖3A）。散點(diǎn)圖顯示了每種MR方法的效應(yīng)大小，結(jié)果顯示隨著HMOX1表達(dá)的增加，CRSwNP、AR和AS的發(fā)病率逐漸下降（圖3B-D）。留一分析表明，在依次刪除單個SNP后，HMOX1對CRSwNP、AR和AS的因果效應(yīng)與主要MR研究結(jié)果一致（圖3E-G）。森林圖、漏斗圖均支持HMOX1是這三種呼吸道疾病的保護(hù)因素的結(jié)論。隨后進(jìn)行了反向MR研究，結(jié)果顯示沒有反向因果關(guān)系的證據(jù)。

Bulk-seq結(jié)果顯示Control組和CRSwNP組之間的免疫細(xì)胞浸潤存在差異。CRSwNP組中漿細(xì)胞(P?<0.05)、靜息記憶CD4T細(xì)胞(P?<0.01)和活化NK細(xì)胞(P?<0.01)浸潤減少，而CRSwNP組中M2巨噬細(xì)胞(P?<0.001)、活化樹突狀細(xì)胞(P?<0.05)和中性粒細(xì)胞(P?<0.01)浸潤增加(圖4A-B)。相關(guān)性分析顯示HMOX1和M2巨噬細(xì)胞浸潤之間存在很強(qiáng)的正相關(guān)性(圖4C)。

scRNA-seq結(jié)果顯示CRSwNP中上皮細(xì)胞、NK細(xì)胞、單核細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的比例降低，而CRSwNP中T細(xì)胞、肥大細(xì)胞、B細(xì)胞和M2巨噬細(xì)胞的比例增加（圖5D），且炎癥基因的表達(dá)水平在CRSwNP中升高（圖5F）。scRNA-seq還顯示HMOX1分布在M2巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞中（圖5G）。此外，在THPA數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)HMOX1在脾臟、淋巴結(jié)、肺和肝臟中高表達(dá)（圖6A），在肺、骨髓和其他器官中的免疫組織化學(xué)染色評分最高（圖6B）。THPA數(shù)據(jù)庫免疫組織化學(xué)圖像顯示正常肺組織中的巨噬細(xì)胞中HMOX1呈中高強(qiáng)度染色（圖6C-F），與THPA數(shù)據(jù)庫中的肺scRNA數(shù)據(jù)一致（附加文件1：圖S8）。肺巨噬細(xì)胞作為氣道巨噬細(xì)胞的主要來源，表現(xiàn)出高HMOX1表達(dá)，進(jìn)一步表明HMOX1和巨噬細(xì)胞在呼吸道疾病中的重要作用。

作者利用PPI分析來識別HMOX1與其他調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激的基因的相互作用。結(jié)果表明，HMOX1與抗氧化基因（如SOD3、GPX2和GPX3）有直接和間接的相互作用（附加文件1：圖S9）。此外，還篩選了可能增強(qiáng)HMOX1表達(dá)的小分子化合物并進(jìn)行了分子對接模擬。發(fā)現(xiàn)乙酰半胱氨酸和槲皮素等15種抗氧化劑可增加HMOX1的表達(dá)（圖7）（附加文件1：表S13）。

免疫熒光染色顯示，CRSwNP中HMOX1+CD163+雙陽性M2巨噬細(xì)胞數(shù)量明顯高于健康對照組（圖8A-B）。此外，作者之前建立了小鼠CRS模型，并對小鼠鼻黏膜進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測序，結(jié)果顯示CRS小鼠鼻黏膜組織中HMOX1和抗氧化基因如SOD3、GPX2、GPX3的表達(dá)水平明顯高于對照組（圖8C-D）。