单细胞核转录组测序分析揭示草酸钙结石对肾脏内皮细胞基因表达谱的影响

摘要

目的 阐明草酸钙肾结石大鼠模型中肾脏内皮细胞亚群的基因表达谱特征，为揭示肾脏内皮细胞在肾结石介导的肾脏损伤中的作用提供参考依据。方法 选取成年雄性SD大鼠，采用1%乙二醇(EG)-1%氯化铵(AC)法建立草酸钙肾结石大鼠模型(实验组),以正常饲养的雄性大鼠为对照组；采用Von Kossa染色法检测大鼠肾脏组织中钙盐晶体沉积；应用单细胞核转录组测序(snRNA-seq)方法鉴定肾脏内皮细胞亚群，对比分析实验组和对照组大鼠肾脏内皮细胞亚群转录组的差异；通过生物信息学方法进行差异基因集的基因本体(GO)注释、京都基因与基因组百科全书(KEGG)信号通路以及基因集富集分析(GSEA)。结果 实验组大鼠肾脏组织样本中发现明显的钙盐沉积区域呈黑色或棕黑色，表明草酸钙肾结石大鼠模型构建成功。单细胞核转录组测序发现，实验组和对照组大鼠肾脏内皮细胞亚群共有差异基因2 116个，在实验组中表达上调706个、表达下调1 410个，其中LOC299282、S100a11以及LOC100360841表达上调，而LOC361914、Slc7a13以及Tcf7表达下调，差异有统计学意义。KEGG信号通路分析发现实验组大鼠肾脏内皮细胞磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)信号通路、Ras相关蛋白1(Rap1)信号通路、缺氧诱导因子-1(HIF-1)信号通路、核糖体、内分泌、粘合连接以及细胞衰老等信号通路发生改变，差异有统计学意义。结论 本研究证实草酸钙结石对肾脏内皮细胞转录组的影响，为理解肾脏内皮细胞亚群在肾结石形成导致肾脏损伤中的基因表达谱变化提供了新的理论依据。

关键词

肾结石 / 单细胞核测序 / 基因表达谱 / 内皮细胞 / 生物信息学 / 草酸钙结石