Veränderungen in der Proteintranslation und den katabolen Carbonsäureprozessen bei diabetischer Nierenerkrankung Ⅱ

3. Ergebnisse

3.1. Menschliche Subjekte

NierengewebeProben von 18 Probanden mit DKD und 9 Referenzprobanden ohneDKDwurden erfasst und untersucht (Tabelle 1). Das Durchschnittsalter bei der Gewebeentnahme betrug 55,0 Jahre bei den Probanden mit DKD und 50,0 bei den Referenz-Nephrektomie-Probanden. Die Teilnehmer mit DKD waren 61,1 % weiblich und 27,8 % waren Schwarze. Die meisten DKD-Probanden litten an nodulärer Glomerulosklerose und bei etwa der Hälfte waren die Fußfortsätze der Podozyten zu mehr als 80 % verschwunden. Bei 55,6 % der DKD-Patienten wurde eine Proteinurie im nephrotischen Bereich beobachtet. Die Ausgangs-eGFR betrug 63,2 ± 26,2 ml/min. Während der Nachbeobachtungszeit, die durchschnittlich 47,7 Monate betrug, verloren die Probanden durchschnittlich 14,5 ml/Minute/Jahr an eGFR. Als molekulare Vergleichsgruppe wurden neun Referenz-Nephrektomieproben entnommen. Diese Proben wurden von einem Blinden ausgewertetNierenpathologe(CP) und wurde nicht angezeigthistologische Beweisespezifisch fürdiabetische NiereKrankheit; jedoch klinisch unddemografische DatenB. Rasse, Proteinurie und eGFR, waren nicht verfügbar.

NEUE KRÄUTER FÜR DIABETISCHE NIEREKRANKHEIT

3.2. Differenzielle Genexpression und Signalweganalyse im diabetischen menschlichen Glomerulus und proximalen Tubulus

Differenzielle Genexpressions- und Pathway-Analysen wurden in der DKD- und Referenzgruppe durchgeführt. Differenziell exprimierte Gene (DEGs) wurden in lasermikrodissezierten Glomeruli und proximalen Tubuli beider Gruppen identifiziert (Ergänzungstabelle S1; https://doi.org/10.6084/m9.figshare.14450190.v1, abgerufen 23 Januar 2022). Bekannte glomeruläre Marker wurden bei DKD herunterreguliert, einschließlich Nephrin (NPHS1, 3-fache Abnahme, p=1,0 × 10−4 ) und Phospholipase C Epsilon 1 (PLCE1, 2.{{18}) }fache Abnahme, p=3.3 × 10−4 ). Ebenso proximale Tubulusmarker, einschließlich des Natrium-Wasserstoff-Austausch-Cofaktors 3 (PDZK1, 4,2-fache Abnahme, p=1,9 × 10−5 ) und des Natrium-Phosphat-Cotransporters (SLC34A1, 3,2-fache Abnahme, p=8,1 × 10−4 ) wurden bei DKD herunterreguliert, was wahrscheinlich auf eine chronische Verletzung zurückzuführen ist.

Wir untersuchten die Signalweganreicherung mittels einer Transkriptogramm-Netzwerkanalyse im menschlichen Glomerulus und proximalen Tubulus von DKD- und Referenzproben. Diese Analyse berücksichtigt das Ausmaß der differentiellen Expression, die Wirkungsrichtung, das Signifikanzniveau und die Nähe proteinkodierender Gene, die entlang der x-Achse gemäß bekannten Protein-Protein-Wechselwirkungen angeordnet sind. Zu den am stärksten angereicherten Signalwegen des Glomerulus gehörten die GTPase-vermittelte Signaltransduktion (p=4.3 × 10−6 ) und die Ligandenbindung des G-Protein-gekoppelten Rezeptors (GPCR) (p=8.1 × 10− 6 ). Im proximalen Tubulus waren die obersten Signalwege Rhodopsin-ähnliche Rezeptoren (p=4.1 × 10−6 ) und olfaktorische Signale (p=1.9 × 10−4 ). Interessanterweise wurde der Ribosomenweg (Translationsweg) sowohl im Glomerulus als auch im proximalen Tubulus angereichert (Abbildung 1). Eine vollständige Liste der unterschiedlich regulierten Wege ist in der Ergänzungstabelle S2 enthalten. (https://doi.org/10.6084/m9.figshare.14450196.v1, abgerufen am 23. Januar 2022)

Um die Wirkungsrichtung der in den DKD-Proben angereicherten Translationswege zu bestimmen, wurde das Pfadansichtsschema des KEGG-äquivalenten Weges, Ribosom hsa03010, sowohl für den Glomerulus als auch für den proximalen Tubulus erstellt. Gene innerhalb der Translation und des Metabolismus von Aminosäuren und Derivaten von GO-Signalwegen, die mit dem Ribosomen-KEGG-Signalweg übereinstimmen, mit einer Überlappung von 130 bzw. 87 von 186 Genen. Die Gesamtexpression ribosomaler Gene wurde sowohl im Glomerulus als auch in den proximalen Tubuli von DKD-Patienten hochreguliert (Abbildung 2).

3.3. Die Übersetzung ist in der Niere einer diabetischen Maus verändert

Um die Bedeutung der Signalweganreicherung in menschlichen DKD-Biopsieproben besser zu verstehen, haben wir die unterschiedliche Expression in der db-Maus im Vergleich zu einem Hintergrundkontrollstamm mithilfe von Massen-RNA-Sequenzierung abgefragt. Die Signalweganalyse (im Alter von 9 Wochen) zwischen den diabetischen Mäusen und dem Kontrollstamm ergab, dass der am stärksten angereicherte Signalweg die Signalübertragung der cGMP-Proteinkinase G war (p=2.0 × 10− 6 ) (Abbildung 3A). Zu den angereicherten Signalwegen gehörte die translationale Ribosomenbiogenese (p=0.047), die sich mit dem Datensatz zur Anreicherung des menschlichen DKD-Signalwegs „überlappte“. Um die funktionellen Folgen einer erhöhten Transkription und Expression von Proteinen, die die Translation regulieren, direkt zu untersuchen, führten wir ein polyribosomales Profiling an Nieren von db- und Hintergrundkontrollmäusen durch. Dieser Assay quantifiziert den allgemeinen Grad der Translation basierend auf der mRNA-Belegung durch Ribosomen. Polyribosomale Profilierung zeigte, dass das Polysom-zu-Monosom-Area-under-the-Curve-Verhältnis bei diabetischen Mäusen (9,76) im Vergleich zu Kontrollmäusen (7,73, p < 0,05 für die Differenz der Verhältnisse) erhöht ist, was mit einer erhöhten globalen Translation im Einklang stehtNiere bei Diabetes(Abbildung 3B).

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