基于生物信息学的高尿酸血症诱导慢性肾损伤相关基因分析

高尿酸血症(Hyperuricemia,HUA)是嘌呤代谢障碍所致的慢性代谢性疾病。男性血清尿酸(Serum Uric Acid,SUA)浓度>7 mg/d L(>420μM),女性SUA浓度>6 mg/d L(>360μM),儿童和青少年SUA浓度≥5.5 mg/d L(≥330μM)就被认为患有HUA。一项流行病学调查显示HUA在美国的患病率高于20.1%,在我国患病率也高于17.7%。近年来,HUA的患病率呈上升趋势。HUTrichostatin A溶解度A可以导致和诱发多种疾病,包括痛风,心血管疾病和慢性肾损伤(Chronic Kidney Disease,CKD)等。肾脏是尿酸(Uric acid,UA)的主要排泄场所,约90%的HUA患者是由于UA的肾脏排泄功能障碍造成的。而HUA导致肾损伤早期不易被察觉,持续进展可致肾功能不可逆性损伤。因此,HUA引起的CKD被广泛关注。研究表明,HUA导致CKD的致病机理主要包括尿酸单钠盐(Monosodium Urate,MSU)晶体形成,氧化应激,肾纤维化和炎症等。目前,HUA导致CKD的机制复杂且具有争议,其潜在的分子机制也值得探索。综上,本项目拟初步探讨HUA诱发CKD机制。目的:观察HUA过程中肾脏损伤动态变化情况,利用生物信息学技术分析预测关键分子,进一步验证关键分子,为HUA诱发CKD的机制研究奠定基础。方法:1.运用腹腔注射氧嗪酸钾同时灌胃次黄嘌呤制备小鼠高尿酸血症模型。2.实验分为Control组和Model组(给药3 W、5 W、7 W、9 W、11 W、13W和19 W)。3.运用磷钨法血清尿酸试剂盒检测给药1 h后SUA水平。4.运用HE染色检测小鼠肾脏形态学指标。5.运用Masson染色检测小鼠肾脏纤维化指标。6.运用偏振光显微镜检测MSU晶体沉积指标。7.运用生物信息学检测HUA和CKD相关Hub基因,利用数据库GSE190205和Dis Ge NET上CKD相关基因,进行差异表达分析,筛选差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),进行KEGG,GO富集分析和PPI网络。8.运用PCR和Western blot分别检测Hub基因和蛋白的表达情况。结果:1.Model组SUA是Control组的3倍。2.HE染色发hepatic arterial buffer response现,Model组在第5周开始出现肾脏损伤,并随病程延长而加重。损伤表现主要有肾小管的萎缩,炎细胞浸润,肾小管出现扩张,肾小球萎缩和功能丧失。3.Masson染色发现,Model组在第5周开始肾脏出现轻度纤维化,并随病程延长而加重。4.偏振光显微镜观察发现,自第9周出现MSU晶体。5.生信分析富集到的功能主要是炎症的调控,筛选Hub基因包括Il-6、Il-1β、Ccl2、Ccl5、Cxcl10、Itgam、Stat3和Tnf-α。6.PCR检测结果显示,Ccl5、Ccl2、Cxcl10和Tnf-α基因自第5周表达增高;Il-6基因自第9周表达增高;Stat3基因自第7周表达增高;Il-1β基因自11周表达增高,上述基因随着病程延长,表达水平逐步增高。7.Western blot检测结果显示CCL2和CCL5蛋白自第5周表达增高;CXCL10蛋白自第7周表达水平增高,上述蛋白随着病程延长,表达水平逐步增高。结论:1.小鼠高尿酸血症模型中随着HUA时程延长,高水平的血尿酸通过炎症Dibutyryl-cAMP抑制剂反应、纤维化和MSU晶体导致肾小管和肾小球的形态发生改变导致慢性肾损伤的发生和发展。2.证明Il-6、Il-1β、Ccl2、Ccl5、Cxcl10、Stat3和Tnf-αm RNA在小鼠高尿酸血症模型中表达增高,可能通过炎症反应参与HUA诱发小鼠肾损伤的调控。3.Ccl2、Ccl5和Cxcl10基因在高尿酸血症诱导的慢性肾损伤中起关键作用。