研究目的:常染色体显性多囊肾病是由PKD1或PKD2基因突变导致的人类最常见的单基因遗传性疾病。ADPKD尽管为单基因遗传病,但其发病机制颇为复杂,既有基因层面又有表观遗传层面的机制参与。表观遗传在不改变DNA序列的情况下,调节DNA与蛋白质的相互作用来控制染色质的重塑机制调节DNA的转录从而控制基因表达。DNA甲基化是表观遗传的重要组成部分,异常的DNA高甲基化和低甲基化与癌症、动脉粥样硬化、许多自身免疫病（如系统性红斑狼疮）以及衰老密切相关。既往报道了PKD1基因体区域的高甲基化,导致PKD1基因在ADPKD中的表达下调,表明PKD1基因的表观遗传沉默参与了肾囊肿的发生。在ADPKD中,以往的研究只关注基因体区的高甲基化及其相关的下调途径,要想更深入的探讨ADPKD中异常甲基化的机制,以及DNA甲基化与转录的更多关系,需要采用具有单碱基分辨率的全基因组亚硫酸氢盐测序技术（WGBS）得到DNA甲基化在基因组中的具体分布。ADPKD全基因组的整体甲基化状态是怎样的目前不清楚。通过对ADPKD DNA甲基化的机制研究,可以找到ADPKD新的治疗靶点。研究方法:本研收取5位ADPKD患者的肾组织及5位肾癌患者的癌旁正常组织,采用WGBS的方法检测ADPKD肾组织与正常肾组织全基因组的甲基化水平差异,将甲基化测序的数据与RNA芯片转录组数据联合分析,筛选出甲基化差异表达的基因（MDEGs）,并对这些基因进行生物信息学分析。采用免疫组化和酶联免疫吸附实验直接测定肾组织5-甲基胞嘧啶的含量来验证全基因组甲基化测序的结果,通过q PCR和Mass Array法验证MDEGs的表达和甲基化。以PKD1条件敲除小鼠的肾组织和PKD1+/-、PKD1-/-小鼠肾小管上皮细胞系为研究对象采用q PCR测定正常小鼠肾组织和PKD1条件敲除小鼠肾组织的DNA甲基化转移酶（DNMT1、DNMT3a、DNMT3b、DNMT3L）在m RNA水平的表达,采用甲基化转移酶活性试剂盒检测正常小鼠肾组织和PKD1条件敲除小鼠肾组织甲基化转移酶的活性。采用酶联免疫吸附测定正常小鼠肾组织和PKD1条件敲除小鼠肾组织S-腺苷甲硫氨酸（SAH）和S-腺苷-L-同型半胱氨酸（SAH）的含量。采用S-腺苷甲硫氨酸干预体外培培养小鼠PKD1-/-肾小管上皮细胞,观察细胞周期、凋亡和增殖指标的变化,Western blot测定JAK-STAT、Rb-E2F、RAS-Raf-Mapk、p38-p53-p21的关键基因STAT3、Rb、ERK、p21在蛋白水平的变化。采用叶酸（600μg/kg）腹腔注射PKD1条件敲除小鼠,3周后观察小鼠的肾重体重比（KW/BW）、肾囊肿指数、血清尿素氮水平、肾组织切片的Ki67特殊染色。研究结果:通过WGBS测序的数据的分析,ADPKD的DNA发生了整体的低甲基化,且低甲基化的状态在基因组上分布较为均一。采用免疫组化和ELISA两种方法直接半定量和定量肾组织5-甲基胞嘧啶（5-m C）的含量来反应整体的DNA甲基化水平,观察到ADPKD的肾组织5-m C的含量偏低;ADPKD全基因组甲基化测序数据与RNA表达谱基因芯片数据联合分析得到857个的MDEGs,以低甲基化高表达基因（63.8%）居多,生物信息学富集信号通路发现甲基化主要通过炎症和免疫参与ADPKD的发病。我们在PKD1条件敲除小鼠肾组织中证实DNMT1、DNMT3a、DNMT3b、DNMT3L的m RNA表达水平明显下降（P＜0.01）;采用DNMT活性试剂盒检测PKD1条件敲除小鼠的DNMT活性,与野生型比明显下降（P＜0.01）;正常对照组相比,PKD组SAM/SAH比值明显降低（P＜0.001）;S-腺苷甲硫氨酸可以抑制小鼠PKD1-/-细胞的增殖,抑制其细胞周期阻断在S期,并可以抑制PKD相关细胞信号转导通路的激活。叶酸干预PKD1条件敲除小鼠,肾重体重比（KW/BW）与对照组相比明显下降（P＜0.01）,肾功能明显改善（P＜0.01）,Ki76免疫组化示叶酸组阳性程度较对照组弱。研究结论:ADPKD的肾组织的DNA表现出整体去甲基化,去甲基化的状态在基因组上分布较为均一,未出现癌症、衰老等疾病的局部高甲基化,显示出ADPKD甲基化能力（methylation potential）的不足;生物信息学分析富集信号通路发现甲基化主要通过炎症和免疫参与ADPKD的发病;DNMT表达量的降低和其活性减弱导致了ADPKD整体的DNA低甲基化,其原因为一碳单位代谢异常导致SAM/SAH比值降低。可能的机制为PKD基因突变导致了调节一碳单位代谢的基因异常,如c-Myc基因。采用甲基供体叶酸治疗PKD1条件敲除小鼠可以明显降低小鼠的肾重体重比,保护肾功能。