基于转录组学和代谢组学的肾功能亢进机制研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:testsininet
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目的:肾功能亢进(Augmented Renal Clearance,ARC)是危重患者高发的一种肾脏对循环溶质清除功能增加的现象,目前多有ARC使药物暴露不足的报道,其具体发病机制尚不明确。本研究采用转录组学联合代谢组学的分析研究方法,在转录水平以及代谢水平对ARC的发病机制进行初步探索。方法:转录组学中,对从GEO数据库筛选出的5个数据集中的534个样本(实验组398个,健康对照组136个)进行差异基因的筛选及加权基因共表达网络分析,以发现与ARC相关的枢纽基因和相应的生物学过程。代谢组学中,使用高效液相色谱-四级杆-飞行时间质谱仪对倾向性得分匹配后的102个样本(实验组51个,对照组51个)进行非靶向代谢组学研究,通过单因素分析、差异倍数分析以及正交偏最小二乘辨别分析等多种统计学方法筛选组间差异化合物并进行鉴定,探究ARC代谢模式的改变。通过网络分析和通路分析对转录组学得到的差异基因和代谢组学得到的差异化合物进行联合研究,分析ARC相关基因、代谢物和通路改变以解释其发生机制。结果:转录组学中得到ARC相关的差异基因834个(上调基因366个,下调基因468个)及枢纽基因60个,GO和KEGG富集分析结果显示差异基因参与的生物学过程主要涉及到机体的免疫应答、凝血功能、能量代谢和糖类稳态以及肾脏功能和对药物代谢的作用。代谢组学中筛选并鉴定到ARC的差异代谢物45个,覆盖到脂类、嘌呤、蝶呤、卟啉、类固醇、氨基酸等多个类别。联合分析结果表明ARC患者的嘌呤代谢、精氨酸生物合成以及花生四烯酸代谢等多个途径发生改变。结论:LTB4R对精氨酸的调节作用可能对抗了ARG1上调导致的精氨酸受损,最终使ARC患者的精氨酸上调,而上调的精氨酸可能通过NO途径参与炎症反应增加心输出量并改善肾血流灌注从而导致ARC发生;谷氨酸可能通过直接或间接两种方式参与ARC的发生:一方面可能通过对NMDAR受体的作用直接调节肾小球滤过率,另一方面可能通过谷氨酰胺通路和精氨酸合成通路间接改善肾血流灌注导致ARC;在LTB4R和ALOX5的综合作用下,下调的前列腺素E2可能通过调整炎症通路或直接调整肾小管水钠转运、肾小球滤过和血管阻力导致ARC发生;PRKFB2、PRKFB3和PRKACB可能通过AMPK信号通路及胰岛素信号通路影响c AMP对肾小球毛细血管壁通透性及基质外沉淀的作用导致ARC发生。
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