富氢水饮用对高草酸饮食诱导结晶肾损伤的疗效与机制研究

背景泌尿系结石是世界范围内常见疾病,其患病率逐年增加,严重危害患者的生活质量。分子氢以其抗氧化、抗炎等作用在越来越多疾病中发挥着重要作用,富氢水饮用作为便捷的给氢方式,其在泌尿系结石中的保护作用值得进一步研究。肾脏草酸转运体,包括SLC26A1、SLC26A2及SLC26A6,在草酸转运中发挥着重要作用,影响尿液草酸排泄,可能在泌尿系结石发生发展中具有重要影响。基于转录组测序技术在发掘疾病靶点中的独特作用,利用转录组测序分析泌尿系结石的潜在治疗靶点值得期待。
目的1.研究富氢水饮用在高草酸饮食诱导结晶肾损伤中的疗效。2.研究肾脏草酸转运体在高草酸饮食下的变化情况以及富氢水在其中的作用。3.利用转录组测序筛选高草酸饮食诱导结晶肾损伤的相关通路并探讨富氢水在其中发挥的作用机制。方法1.24只雄性ICR小鼠被随机分为3组:正常饮食组,高草酸饮食组和高草酸饮食联合饮用富氢水组。利用ELISA试剂盒检测血清中肌酐、尿素氮、KIM-1、NGAL、TNF-α、IL-1β、MDA、SOD、GSH-Px以及CAT水平。采用HE染色来评估肾脏病理损伤情况,Pizzolato染色以评估肾脏结晶沉积情况,肾脏纤维化程度则采取Masson染色评估,肾小管上皮细胞凋亡情况则通过TUNEL染色来评估。通过免疫组织化学染色检测OPN、CD44以及纤维化相关分子在肾组织中的表达情况。2.通过蛋白免疫印迹和免疫组化染色检测肾组织中草酸转运体SLC26A1、SLC26A2及SLC26A6的表达情况。通过PROMO数据库预测草酸转运体上游转录调控因子,JASPAR数据库获取转录调控因子与启动子的结合序列。通过蛋白免疫印迹检测肾组织中HES1表达情况。对肾组织行ROS染色评估ROS产生情况。3.首先通过转录组测序对差异基因进行筛选,然后对筛选得到的差异基因进行GO及KEGG富集分析进一步筛选信号通路。将相应通路中的基因输入STRING数据库进行蛋白-蛋白网络构建。肾组织中PI3K/AKT通路、NF-κB通路以及TGF-β通路相关分子的表达情况则通过蛋白免疫印迹以及免疫组化染色检测。结果1.高草酸饮食诱导的结晶沉积、肾脏损伤、肾脏纤维化以及小管上皮细胞凋亡情况在饮用富氢水后显著改善。高草酸饮食小鼠血清中肾损伤指标、炎症指标及氧化应激指标显著升高,饮用富氢水后发生回调。高草酸饮食小鼠肾组织中CD44、OPN及纤维化分子(α-SMA、FN及COL IV)表达显著增加,在饮用富氢水后表达减少。2.在高草酸饮食小鼠的肾组织中,SLC26A1和SLC26A2表达水平升高,SLC26A6表达水平降低,在饮用富氢水后发生回调。3个转运体的上游转录调控因子取交集,共获得12个共同的转录调控因子,分别为Jund、Cebpb、c-Jun、cFos、Hoxa5、Usf1、Nf1、Yy1、Cebpa、Myog、Myod、Hes1。高草酸饮食小鼠肾组织中HES1表达水平升高,饮用富氢水后表达水平降低。高草酸饮食诱导的肾脏ROS产生增加在饮用富氢水后得到改善。3.转录组测序分析后,共得到3566个差异基因,利用KEGG对差异基因所集中的信号通路进行分析,挑选其中的PI3K-AKT通路、NF-κB通路以及TGF-β通路进行进一步验证。高草酸饮食小鼠肾组织中PI3K-AKT通路相关分子(PI3K、AKT及p-AKT)、NF-κB通路相关分子(p65、p-p65、NLRP3及IL-1β)以及TGF-β通路相关分子(TGF-β、p-Smad2、p-Smad3)表达水平升高,在饮用富氢水后表达水平降低。

结论1.富氢水对高草酸饮食诱导的结晶肾损伤具有保护作用。2.富氢水通过下调肾脏HES1的表达,进而减少SLC26A1和SLC26A2表达,增加SLC26A6表达,从而减少肾小管上皮细胞内的草酸蓄积,减少肾脏ROS的产生。3.富氢水可能通过抑制PI3K/AKT通路、NF-κB通路以及TGF-β通路,从而发挥抗氧化、抗炎、抗纤维化的作用,减轻高草酸饮食诱导的结晶肾损伤。 

10.26998/d.cnki.gjuyu.2021.000179