公共卫生学院雷立健教授团队揭示镉致大鼠肾损伤模 型中 m 6A 修饰图谱及可能参与通路

4 月 11 日，山西医科大学公共卫生学院雷立健教授课题 组在 Ecotoxicology and Environmental Safety 在线发表题 为 “ Integrated analysis of transcriptome-wide m 6A methylation in a Cd-induced kidney injury rat model” 的论文。 

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该研究基于人群研究发现的重金属镉（Cd）暴露致肾功能 损伤的基础，为了揭示镉对肾脏的毒作用机制，构建了镉致肾 损伤大鼠模型，通过高通量测序及生物信息学分析，揭示了镉 致大鼠肾损伤中 N6-甲基腺苷（m 6A）的修饰图谱及该过程中可能涉及的通路和基因，认为 m 6A 修饰可能通过调控炎症和代谢 相关通路参与氯化镉诱导肾损伤过程，从 m 6A 修饰角度为镉致 肾损伤机制研究提供了新的思路。

                        图 1.图形摘要 

镉（Cd）是一种有毒的重金属，被 WHO 国际癌症研究机构 (IARC)确定为 I 类致癌物，在环境中长期积累和持续存在，对人体健康造成威胁。肾脏作为 Cd 的主要蓄积器官极易受到 Cd 的毒性作用，Cd 可导致肾近端小管上皮细胞混浊和凋亡，肾小球肿胀、增生和肾间质炎症等从而影响肾脏的正常功能 [1]。同时，越来越多的证据表明， m 6A 在肾脏相关疾病中发挥着重 要作用 [2, 3]。然而，m 6A 在 Cd 诱导的肾损伤中的具体功能尚不清楚。

本研究采用皮下注射氯化镉（0.5、1.0、2.0 mg/kg）的 方法构建了大鼠肾损伤模型。测定 m 6A 总体水平和 m 6A 修饰酶（METTL3、METTL14、WTAP、ALKBH5、FTO）的相对表达水平， 结果显示 1.0 mg/kg 和 2.0mg/kg 处理组总 m 6A 水平显著高于 对照组，且与对照组相比，各暴露组的 METTL3、METTL14、WTAP 和 YTHDF2 均显著上调（P > 0.05），见图 2。 

   图 2. CdCl2诱导的肾损伤模型中总 m6A 和 m6A 甲基化酶相对表达水平

通过甲基化RNA免疫共沉淀测序（MeRIP-seq）分析氯化镉（2.0 mg/kg）处理组和对照组中转录组范围内的 m6A 甲基化图谱，见图 3。

          图 3. CdCl2处理组和对照组的 m 6A 甲基化图谱概述 

随后，对测序数据进行 GO 和 KEGG 分析，结果显示，在Cd 诱导的肾损伤中，m 6A 修饰位点上调的基因可能调节炎症反应，如 IL-17、NOD 受体和 Notch 信号通路等炎症相关通路。且利用基因集富集分析（GSEA）分析了测序基因的功能富集途径，结果发现下调表达基因与脂肪酸代谢和不饱和脂肪酸的生 物合成有关。提示炎症、脂肪代谢相关通路可能参与Cd 诱导肾损伤过程，见图 4、图 5。

     图 4.联合分析 CdCl2暴露组和对照组的 m 6A 甲基化和 mRNA 的表达 

                         图 5. GSEA 分析

此外，还构建了蛋白-蛋白相互作用（PPI）网络并选择了 10 个关键基因(Fos, Hsp90aa1, Gata3, Fcer1g, Cftr, Cspg4, Atf3, Cdkn1a, Ptgs2 和 Npy)，为进一步研究镉致肾损伤可能 机制提供新思路，见图 6。

              图 6. PPI 互作网络及关键基因

雷立健为本论文通讯作者，山西医科大学公共卫生学院硕士研究生李双婧、周涵为该论文的共同第一作者，山西医科大学公共卫生学院硕士研究生梁宇芬、杨倩、张佳晨、申炜垌参 与了部分工作。本研究得到国家自然科学基金和山西省回国留 学人员科研项目资助。

参考文献 

1. Chou, X.L.J., Ma, K.P., Shen, Y., Sun, D.Y., Min, Z., 2021. The role of renal tubular epithelial cells in cadmium-induced renal fibrosis[J]. Chin. J. Ind. Hyg. Occup. Dis.39 (12), 903–909. 

2. Xu, Y., Yuan, X.D., Wu, J.J., Chen, R.Y., Mou, S., 2020. The N6 – methyladenosine mRNAmethylase METTL14 promotes renal ischemic reperfusion injury via suppressing YAP1[J]. J. Cell Biochem. 121 (1), 524 –533. 

3. Ning, Y., Chen, J., Shi, Y., Song, N., Yu, X., Fang, Y., Ding, X., 2020. Genistein ameliorates renal fibrosis through regulation snail via m 6A RNA demethylase ALKBH5[J]. Front. Pharmacol. 11, 579265.