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目的:运用生物信息学技术分析早期肾脏缺血再灌注损伤（Renal ischemia re-perfusion injury,RIRI）的激活通路和关键差异表达基因。验证关键差异分子OSR2（odd-skip related 2）在体内外肾小管损伤模型中的表达变化,初步研究其对细胞周期和细胞凋亡的调控,探讨其在肾脏损伤中的可能作用。方法:1.GEO数据库中查询并筛选肾脏早期缺血损伤的数据集,将数据集归一化后分析获得差异性表达基因（differentially expressed genes,DEGs）。顺铂及过氧化氢构建体外AKI模型后,获得其RNA高通量测序结果,同样方法分析得到体外模型的DEGs。并将共同DEGs提交到David数据库,来进行GO及KEGG通路的富集分析,应用STRING和Mogrify网站找到中枢差异性的转录因子,最终使用R将差异分析结果可视化。2.qPCR以及Western blot检测体外RIRI模型的中枢差异基因的表达变化。细胞周期方面,构建体外荧光泛素化细胞周期指示器（Fluorescent ubiquitination-based cell cycle indicator,FUCCI）细胞,观察FUCCI细胞在缺氧刺激下的荧光变化。免疫印迹法检测cyclin E1、cyclin D1、p21和p27等细胞周期相关蛋白的表达变化。细胞由碘化丙啶（Propidium Iodide,PI）染色后流式细胞仪观察细胞周期变化。此外,在凋亡检测方面,使用hoechst 33342染色缺氧刺激的细胞,通过使用荧光显微镜观察亮蓝色凋亡细胞来计算凋亡比例,Western Blot检测凋亡相关蛋白Bax、Bcl-2、cleaved-Caspase-3和cleaved-PARP,Annexin V和PI对细胞进行双染色后,流式细胞仪检测凋亡率的改变。3.肾动脉夹闭法构建缺血再灌注小鼠模型,免疫荧光染色观察关键基因的表达与细胞定位,HE染色评价肾小管损伤情况,初步地分析关键基因OSR2的表达与肾脏损伤可能关系。结果:1.在GEO数据库中筛选出符合条件的数据集GSE126805,结合体外AKI模型（H2O2、顺铂刺激）的高通量测序结果,进行差异表达基因分析。分析可得,GSE126805数据集、H2O2和顺铂处理组的上调DEGs分别为168个、755个和72个。其中,H2O2刺激组和GSE126805数据集的共同DEGs数值为74个（包括FOSB、OSR2和Gadd家族等）。共同DEGs的KEGG通路富集分析发现,这些共同DEGs介入了凋亡通路的调控。此外,将这些共同DEGs通过STRING数据库和cytoscape软件进行分析,发现凋亡相关的蛋白Gadd45g、TRIB1和IER5的Degree评分均较高,并且这些蛋白和OSR2均存在一定的联系,并结合Mogrify数据库数据对共同的DEGs的评分。最终,我们筛选出关键差异转录因子——OSR2。2.qPCR和Western blot观察H2O2刺激的肾小管上皮细胞中OSR2的表达模式。发现H2O2刺激肾小管上皮细胞后,OSR2表达相比于正常对照组显著升高且在2h达高峰,在4h后逐渐下降至低水平。H2O2刺激FUCCI工具细胞（细胞周期可视化细胞）发现,与正常未刺激组相比,4h后绿色荧光细胞（S期细胞）增多。Western blot发现,H2O2刺激组的细胞较正常组,促进G1期向S期转换的蛋白cyclin D1和cyclin E1在4h上升,而抑制细胞进入S期的p27在4h后表达下降。流式细胞术显示,相比正常对照组,H2O2刺激的细胞在4h后S期细胞比例增多。Hoechst 33342染色发现,H2O2刺激细胞中凋亡的细胞数目在4h后明显增多。Western blot发现,H2O2刺激的细胞中Bax、cleaved-caspase3和cleaved-PARP蛋白在4h后表达,较正常组明显下调。而Bcl-2蛋白在4h后,较正常组表达上调。流式细胞术显示,与正常组相比,H2O2刺激组4h后凋亡细胞比例明显增多。3.小鼠体内实验中发现,相较于假手术组,肾动脉夹闭26min+对侧肾脏切除组近端小管上皮细胞在术后4h OSR2的表达水平明显升高。此外肾小管损伤评分发现,与假手术组比较,肾动脉夹闭26min+对侧肾脏切除组的近端小管有着明显的损伤。结论:1.通过生物信息学分析,根据GSE126805数据集和体外H2O2刺激肾小管上皮细胞RNA测序结果。这些数据的共同DEGs的通路富集发现凋亡通路的激活,STRING数据库和Mogrify数据库分析筛选出关键转录因子——OSR2。2.体外模型发现OSR2表达后,肾小管上皮细胞发生G1/S期阻滞,并且细胞的凋亡程序开始激活。3.RIRI小鼠体内实验发现,肾小管上皮细胞表达的OSR2伴随着肾小管上皮细胞损伤。4.OSR2是肾脏IRI发生的早期关键分子,其可能通过引发细胞周期阻滞导致凋亡发生从而参与肾小管损伤的发生。