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目的:昼夜节律影响机体日常的活动与代谢,节律损伤可导致代谢异常和器官功能损害,诱导各种疾病的发展。本研究探究核心时钟基因Per1/Per2双敲除(Double knockout,DKO)对正常饮食小鼠肾脏功能的影响与机制。方法:采用9月龄和14月龄的野生型(Wild type,WT)和Per1/Per2 DKO的雄性C57BL/6小鼠分为9-WT,9-DKO,14-WT,14-DKO,共4组,每组10只。饲养于12h明/暗周期的环境中,饲喂标准正常饲料实验至9月龄和14月龄。收集尿液,检测肾脏生化指标:尿素氮(Urea nitrogen,BUN)、肌酐(Creatinine,Cre)和白蛋白(Albumin,ALB)含量。动物处死后分离血浆和各种组织。通过苏木精-伊红染色法(hematoxylin-eosin staining,HE)、免疫组织化学(immunohistochemistry,IHC)、凋亡染色(Td T-mediated d UTP nick end labeling;TUNEL)分析小鼠肾脏组织病理情况。Trizol法提取肾脏组织总RNA,进行转录组测序,4组分别对测序的结果进行差异表达基因(Differential Expression Genes,DEGs)的分析,并用基因本体(Gene Ontology,GO)富集、京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析对各组差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)进行基因功能和基因通路,并进行实时荧光定量PCR(real-time PCR,q RT-PCR)检测验证。结果:实验结果显示,与WT组相比,Per1/Per2基因缺陷动物体重较轻,24h尿液检测显示DKO小鼠的尿素氮(BUN),肌酐(Cre)和白蛋白(ALB)水平均显著高于WT组(p<0.05);肾脏组织HE染色结果显示,DKO小鼠细胞外基质增多,系膜扩张,毛细血管基底膜增厚;免疫组织化学结果显示,DKO小鼠间质出现巨噬细胞弥散浸润,肾小球、变性的肾小管、间质中的巨噬细胞内均可观察到阳性(棕褐色或棕黄色)信号;凋亡染色结果显示,DKO小鼠凋亡细胞数明显高于WT组。转录组分析9月龄小鼠肾脏中共有239个DEGs,GO富集分析表明这些DEGs显著富集在单核细胞分化、细胞间粘附的调节、T细胞活化的调节、白细胞-细胞粘附、对γ干扰素的反应、抗原处理和呈递等通路上。KEGG富集分析表明,Per1/Per2缺失可激活Th17细胞分化、Th1和Th2细胞分化、抗原处理和呈递、趋化因子信号通路和补体与凝血级联反应等与免疫肾病相关的信号通路。其中上调的DEGs有159个,包括泛素样蛋白质修饰剂(ubiquitin D,Ubd)、鸟苷酸结合蛋白10(guanylate-binding protein 10,Gbp10)、hook 1B的高机动性群体(high mobility group AT-hook 1B,Hmga1b)、原钙粘蛋白α9(protocadherin alpha 9,PCDHA9);下调的DEGs共80个,包括神经节苷脂诱导分化相关蛋白1(ganglioside induced differentiation associated protein 1,Gdap1)、双同源盒B-样1(double homeobox B-like1,Duxbl3)、细胞维甲酸结合蛋白2(cellular retinoic acid binding protein 2,Crabp2)、突触孔蛋白(synaptoporin,Synpr)、氨基葡萄糖(N-乙酰)转移酶3,粘蛋白型glucosaminyl(N-acetyl)transferase 3,mucin type,Gcnt3、CEA细胞粘附分子19(CEA cell adhesion molecule 19,Ceacam19)。转录组分析14月龄小鼠肾脏中共有553个差异基因,GO富集分析表明DEGs显著富集在T细胞分化的正调控、骨髓细胞活化参与免疫反应、淋巴细胞分化、细胞粘附的正调控、白细胞增殖、淋巴细胞增殖、单核细胞增殖等通路上。KEGG富集分析表明,Per1/Per2缺失可激活Th17细胞分化等与免疫肾病相关的信号通路。其中上调的DEGs有513个,包括纤维蛋白原沉默结合蛋白(fibrinogen silencer binding protein,Fsbp)、淀粉酶2a4(Amy2a4)、B细胞白血病/淋巴瘤2相关蛋白A1d(B cell leukemia/lymphoma 2 related protein A1d,Bcl2a1d)、双同源盒B-样1(double homeobox B-like 1,Duxbl3);下调的DEGs共40个,包括瞬时受体电位阳离子通道亚家族C成员2(假基因)transient receptor potential cation channel subfamily C member 2(pseudogene),Trpc2、抵抗素(Resistin,Retn)、UDP葡萄糖醛酸转移酶1家族多肽A7C(UDP glucuronosyltransferase 1 family polypeptide A7C,Ugt1a7c)、细胞色素P450家族2亚家族a多肽5(cytochrome P450 family 2 subfamily a polypeptide 5,Cyp2a5)。q PCR结果显示,AT1、AngⅡ、Slc6a9、Mapre2、MCP-1的表达增加,Ptges的表达降低(P<0.05),测得DEGs的差异趋势与RNA-Seq的结果整体趋势表达一致,证明本次高通量测序结果数据准确可靠。结论:本实验通过生理生化检测、组织学分析及基因表达的RNA-Seq测序分析,显示Per1/Per2 DKO小鼠的慢性肾脏功能损伤,涉及肾脏免疫、炎症反应和纤维化相关的细胞过程和病理变化,为昼夜节律异常的的预防干预和疾病防治提供了新的认识。