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高血糖介导BMI1基因异常活化诱导DNA CpG岛去甲基化促进糖尿病肾病的作用和机制研究

批准号:
82100895
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
万学思
依托单位:
学科分类:
糖尿病
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
万学思

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
糖尿病肾病是严重的糖尿病并发症,与DNA去甲基化相关,机制不明。我们前期研究发现糖尿病患者随血糖升高DNA CpG岛去甲基化,BMI1基因表达增高。甲基化芯片和RNA seq分析见随着Bmi1升高出现ESRRG基因的cg20845835去甲基化以致ESRRG基因表达增加、DNMT1基因下调、DNA CpG岛去甲基化。预实验见HK-2细胞Bmi-1表达与葡萄糖浓度呈正相关,细胞增殖加剧。沉默Bmi1基因或加用二甲双胍后高糖加速增殖的现象能被逆转,CpG岛甲基化比例上升。Bmi1+/-糖尿病小鼠模型见肾损害较野生型糖尿病鼠要轻。本项目拟通过干扰Bmi1表达、DNA甲基化芯片及RNA seq检测等技术,结合细胞学和动物学研究,以及临床肾穿病理和患者随访资料,从基因表达调控及细胞功能的角度,验证高血糖上调Bmi-1表达后如何通过诱导DNA CpG去甲基化促发糖尿病肾病,及二甲双胍的肾脏保护机制。
英文摘要
Diabetic nephropathy is a severe diabetic complication, related to DNA demethylation. The mechanism is unclear. Our previous study found that DNA CpG islands were demethylated with increased blood glucose and upregulation of BMI1 gene expression in diabetic patients. Methylation and RNA seq analysis showed that the ESRRG cg20845835 demethylation appeared with increased Bmi1, resulting in increased ESRRG expression, down-regulation DNMT1 gene and demethylation of DNA CpG island. Pre-experiment showed that up-regulation of BMI1 in HK-2 cells with high glucose concentration and cell proliferation increased. Silencing the Bmi1 gene or adding metformin can inhibit proliferation by high glucose. And the methylation proportion of CpG island increased. The kidney injury in the Bmi1+/- mouse diabetic model was less than that of the wild-type diabetic mouse. This project intends to interfere with BMI1 expression, DNA methylation and RNA seq detection by cytology and zoology research, as well as analysis of clinical renal biopsy pathology and patient follow-up data, to verify the upregulation of Bmi-1 by high glucose and induce diabetic kidney injury by inducing DNA CpG demethylation with downstream genes expression regulation and changes of kidney cells, as well as the renal protection of metformin.
糖尿病肾病是影响糖尿病患者生活质量和预后的重要并发症,为社会带来沉重的医疗负担。近年研究发现糖尿病肾病与DNA去甲基化相关。我们发现了糖尿病患者随血糖升高DNA CpG岛去甲基化,BMI1基因表达增高。甲基化芯片和RNA seq分析见随着Bmi1升高出现ESRRG基因的cg20845835去甲基化以致ESRRG基因表达增加、DNMT1基因下调、DNA CpG岛去甲基化。体外实验见足细胞和HK-2细胞的Bmi-1表达与葡萄糖浓度呈正相关,细胞增殖加速。沉默Bmi1基因或加用二甲双胍后高糖加速增殖的现象能被逆转,CpG岛甲基化比例上升,下游靶基因Pck1、G6pc和Hnf4a随之出现相应的表达改变。因Sglt2、Pck1、G6pc和Hnf4a。在野生型糖尿病鼠中可见高血糖状态下BMI1表达明显升高,出现肾功能恶化和尿蛋白上升。Bmi1+/-糖尿病小鼠模型见肾损害较野生型糖尿病鼠轻。经灌饲二甲双胍处理BMI1表达受抑制,肾功能和蛋白尿进展较安慰剂对照组均有明显改善,证实二甲双胍可通过抑制BMI1信号途径起到减轻DNA去甲基化及糖尿病肾病的作用。 结合单细胞测序数据,进一步探讨铁死亡在糖尿病的高血糖状态下细胞功能障碍中的作用及其潜在分子机制,采用轨迹推断分析判断不同亚群的铁死亡和去分化变化特征。构建转录调控网络和 ceRNA 网络预测铁死亡上游调控机制,通过2种机器学习方法(LASSO 回归和随机森林)筛选关键调控因子通过LASSO回归和随机森林筛选得到8个关键基因(LAMP2、NFE2L2、STAT3、SCP2、CHMP5、ARF6、CHP1 和 PTEN),为高血糖下铁死亡的关键通路。结合临床糖尿病肾病的肾脏穿刺标本和随访资料,分析发现在血糖控制达标患者中二甲双胍治疗组血浆 BMI-1蛋白浓度低于对照组,肾损害也较轻,PI3K-AKT、TGF-beta和VEGF亦稍低。综上,本项目从基因表达调控及细胞功能的角度,验证高血糖上调Bmi-1表达后通过诱导DNA CpG去甲基化促发糖尿病肾病,及二甲双胍通过拮抗Bmi-1对肾脏有一定的保护效应。
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