SBC助力【青岛市市立医院荆菁、马小莉医生团队】发表SCI文章 |血液全转录组图谱发现糖尿病肾病进展的机制及潜在生物标志物

发表时间：2022-03-18

发表期刊：Molecular and Cellular Biochemistry

关键词：糖尿病肾病，circRNA，lncRNA，mRNA，全转录组测序，STEM

研究对象：人外周血

研究方法：全转录组测序

原文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11010-022-04420-5

糖尿病肾病（diabetnephropathy, DN）是糖尿病的主要微血管并发症，在终末期肾病的发展中起着决定性作用，长期以来一直威胁着世界公共健康。DN的具体分子机制尚不清楚，尚未发现有效的治疗方法。该研究通过对DN患者外周血进行全转录组测序，构建了一个包含mRNA、lncRNA和circRNA的转录图谱，发现了多个与DN进展有关的circRNA-miRNA-mRNA关系对，这些关系对主要参与炎症、胰岛素抵抗、脂质代谢紊乱和小管间质功能障碍等通路，为DN的治疗提供潜在治疗靶点，并通过qPCR验证确定了3个circRNAs作为进展标志物的潜力，为DN的诊断和治疗提供帮助。

研究将受试者分为正常白蛋白尿组（DM组）、微量白蛋白尿组（A2组）、大量白蛋白尿组（A3组）和健康对照组（N组），每组3人。对所有参与者的外周血进行转录组测序分析，以确定疾病组和对照组之间mRNAs、lncRNAs和circRNAs的表达差异，并构建circRNA-miRNA-mRNA调控网络，然后采用qPCR技术分别对疾病组30份和对照组10份血样进行验证，最终筛选出四个候选生物标志物circRNAs（circ_0005379、circ_0002024、circ_0000567和circ_0001017），并测定了它们在血液中的浓度。

三组DN患者与健康供体的外周血RNA进行差异分析。在A2与N、A3与N和DM与N比较中，分别筛选出549个（297上调，252下调）、1217个（783上调，434下调）和948个（431上调和517下调）差异表达的RNAs，见热图（图2）。

在A2与N、A3与N和DM与N比较中，分别筛选出1259个（613上调，646下调）、1613个（828上调，785下调）和1495个（666上调和829下调）差异表达的lncRNAs，见热图（图3）。

在A2与N、A3与N和DM与N的比较中，分别筛选得到12个（9个上调和3个下调）、24个（9个上调和15个下调）和25个（3个上调和22个下调）差异表达的circRNA（阈值为FC>1.5和P<0.05）。值得注意的是，与健康组相比 circ_0005379、 circ_0002024、 circ_0000567在疾病中均下调，而circ_0001017在A2组与A3组比较中上调。

对差异表达RNAs进行GO和KEGG富集分析。功能富集分析显示，差异表达的mRNAs与胰岛素分泌、胰岛素抵抗和炎症相关，而差异表达的lncRNAs主要与交叉连接内脱氧核糖核酸酶活性相关。

对1040个mRNAs和359个circRNAs进行STEM拟时序和GO富集分析，发现了4个mRNA表达模式和2个circRNA表达模式被显著富集，共有481个mRNAs和152个circRNAs。这些基因富集的功能主要集中在免疫应答、磷酸激酶活性和细胞黏附等功能。

通过circRNA与mRNA共表达分析和miRNA结合靶点预测构建circRNA-miRNA-mRNA调控网络，如hsa-miR-103a-3p-circ_0005379-PTEN、hsa-miR-497-5p-circ_0002024-IGF1R和hsa-miR-1269a-circ_0000567SOX6。这些关系对在大量文章中已被证实与肾脏纤维化，细胞凋亡，细胞估计蛋白合成等功能相关。

qPCR结果与RNA测序结果一致。circ_0005379、circ_0002024、circ_0000567在两组扩大样本验证中显著差异，可作为DN的潜在生物标志物。

研究构建了不同发展阶段糖尿病肾病的表达谱，通过差异分析、富集分析、STEM分析及调控网络构建，揭示了DN发病过程的ceRNA网络调控机制，并发现3个可作为生物学标志物的circRNA，为疾病的诊断和治疗提供潜在的靶点。