基于转录组测序和WGCNA分析挖掘黄芪三七合剂治疗IRI急性肾损伤的关键基因

作者：李玉清; 王洪连; 胡琼丹; 樊均明; 王丽^*

来源：中药药理与临床, 2023, 1-11.

DOI：10.13412/j.cnki.zyyl.20230920.008

• 黄芪三七合剂
• 急性肾损伤
• 肾缺血再灌注
• 转录组测序
• 加权基因共表达网络分析

目的：基于高通量转录组测序以及加权基因共表达网络 (weighted gene co-expression network， WGCNA) 分析挖掘黄芪三七合剂治疗肾缺血再灌注 (IRI) 急性肾损伤的关键靶基因。方法：将27 只C57BL/6小鼠随机分成正常对照组、模型对照组和黄芪三七合剂3.9 g/kg组，采用肾动静脉缺血45 min后再灌注建立急性肾损伤模型。术后给予黄芪三七合剂连续灌胃3 d后检测肾功能、肾脏病理、炎症因子含量等综合评估黄芪三七合剂对IRI急性肾损伤的治疗效果。此外，每组各随机选取3 个肾皮质样本，提取总RNA后进行高通量转录组测序。对测序获得的基因表达数据，使用R中的DESeq2包进行差异分析，WGCNA包执行加权基因共表达分析，确定与黄芪三七合剂治疗IRI急性肾损伤相关的共表达模块及关键基因。对挖掘出的关键核心基因进行荧光定量聚合酶链式反应(Real-time PCR)验证。同时，还将对共表达模块中的核心基因进行基因本体(GO)和京都基因组百科全书注释系统(KOBAS)通路富集分析，从而描述关键核心基因的生物学功能，以揭示黄芪三七合剂治疗急性肾损伤的可能机制。结果：与模型对照组相比，黄芪三七合剂3.9 g/kg显著降低了IRI急性肾损伤小鼠血肌酐和尿素氮的含量和肾组织中白细胞介素-1β(Il-1β)、Il-6和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的mRNA表达(P < 0.01)，改善肾小管损伤评分。转录组测序差异分析显示，黄芪三七合剂3.9 g/kg组较模型对照组有259个基因发生显著变化，WGCNA分析共获得23 个共表达模块，其中黑色共表达模块基因与黄芪三七合剂干预治疗IRI急性肾损伤(IRI.AP)呈显著负相关(r = - 0.78， P =7×10-4)。84个黑色共表达模块中的核心基因与黄芪三七合剂3.9 g/kg组较模型对照组的差异基因取交集得到关键核心基因β-1，4-半乳糖基转移酶5 (B4galt5)。对黑色共表达模块核心基因进行蛋白质互作网络 (PPI) 分析得到关键核心基因26S 蛋白酶体泛素受体(Adrm1)、泛素1(Ubqln1)、蛋白酶体 26S 亚基泛素受体(Psmd4)、26S蛋白酶体(Psmc2)。对两种方法获得的5 个关键核心基因的Real-time PCR验证结果与测序结果一致。对黑色共表达模块的核心基因进行GO分析和KOBAS通路富集分析发现关键核心基因主要与蛋白糖基化修饰和蛋白酶体介导的代谢过程相关。结论：黄芪三七合剂可能通过靶向B4galt5、 Adrm1、Ubqln1、Psmd4、Psmc2等关键核心基因，参与糖基化修饰或蛋白酶体相关代谢途径治疗IRI急性肾损伤。

• 单位
  西南医科大学; 成都医学院