详细内容
一、一段话总结
该研究首次从 “肾脏 - 肌肉对话” 调控网络视角，通过构建 0.2% 腺嘌呤诱导的慢性肾病（CKD）伴肌减少症小鼠模型，结合多组学技术（肾脏转录组、肾脏 / 血清 / 骨骼肌串联质谱标签 [TMT] 蛋白质组）筛选差异分子，再经 C2C12 肌管细胞实验和小鼠 Spp1 中和抗体动物实验验证，发现Spp1（分泌型磷蛋白 1） 是 CKD 伴肌减少症的潜在治疗靶点 ——CKD 状态下肾脏分泌 Spp1 增加，通过血液循环上调肌肉萎缩标志物（Murf-1）并减小肌管面积，而药理抑制 Spp1 可显著改善 CKD 小鼠的肌肉重量、握力及肌萎缩表型，同时调节肌肉中蛋白消化吸收、ECM - 受体相互作用等关键通路；此外，S100a9 也被发现与肌萎缩相关，但需进一步验证。该研究为 CKD 伴肌减少症的机制解析和治疗提供了新的理论基础与靶点。
二、文献介绍
项目 | 内容 |
中文标题 | 多组学分析揭示慢性肾病伴肌减少症的治疗靶点 |
原文标题 | Multiomics Analysis Reveals Therapeutic Targets for Chronic Kidney Disease With Sarcopenia |
发表期刊 | Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle（JCEM） |
发表时间 | 2025 年（接受时间：2025 年 1 月 2 日，卷期：2025; 16:e13696） |
影响因子 | 根据该期刊近年数据，影响因子通常在 10-15 分区间（如 2023 年影响因子约 12.0），属于肌肉减少症、慢性肾病领域 Top 期刊，聚焦恶病质、肌少症及相关代谢疾病机制与治疗 |
通讯作者 | 夏正坤（njxzk@126.com）、季晨博（chenboji@njmu.edu.cn）、高春林（Shuangmu34@163.com） |
研究单位 | 南京大学医学院附属金陵医院儿科、南京医科大学附属妇幼保健院等（中国南京） |
三、研究背景
- 疾病负担：慢性肾病（CKD）是全球公共卫生问题，影响全球 10%-15% 成人，2017 年全球患者达 6.975 亿（中国 1.323 亿）；肌减少症（骨骼肌力量、质量及功能下降的消耗综合征）在 CKD 患者中高发（尤其终末期肾病、血液透析患者）。
- 临床危害：CKD 伴肌减少症进展隐匿，可导致患者生活质量下降，跌倒、骨折风险增加，住院率及死亡率升高，但机制尚未完全明确。
- 现有研究局限：目前研究多关注肌肉内分子变化（如线粒体功能障碍、氧化应激升高、炎症增加），但肾脏作为核心病变器官及内分泌器官，其分泌的循环因子对肌肉的调控作用（“肾 - 肌轴”）研究不足。
- 技术契机：多组学技术（转录组、蛋白质组）已广泛用于肾病研究（如筛选生物标志物、解析发病机制），为从 “肾 - 肌轴” 角度探索 CKD 伴肌减少症机制提供了工具。
- 研究目的：通过多组学分析结合细胞、动物实验，建立 “肾 - 肌对话” 调控网络，筛选并验证 CKD 伴肌减少症的潜在治疗靶点。
四、数据来源
研究数据分为动物样本和人类样本两类，具体如下：
样本类型 | 来源与分组 | 样本采集内容 | 排除 / 纳入标准 |
动物样本 | 8 周龄雄性 C57BL/6JNifdc 小鼠（北京维通利华），分为：1. NC 组（n=6）：AIN-93G 常规饲料2. CKD 组（n=6）：0.2% 腺嘌呤 AIN-93G 饲料（喂养 6 周）3. Spp1 中和组（n=6）：10 周龄雄性小鼠先喂 4 周腺嘌呤饲料，再腹腔注射 Spp1 中和抗体（100μg/kg/ 天）；对照组（n=7）：注射 IgG | 1. 每周采集：体重、握力2. 6 周后采集：肾脏、血清、骨骼肌（腓肠肌、胫骨前肌、比目鱼肌）、肝 / 心 / 胰 / 脾 / 肺3. 功能检测样本：肾功能（BUN、Scr）、病理切片（肾脏 / 肌肉） | 无额外排除，确保分组前体重无统计学差异，动物实验经金陵医院动物伦理委员会批准（2022DZGKJDWLS-00168） |
人类样本 | 金陵医院接受根治性肾切除术的肾癌患者，分为：1. CKD 组：eGFR<60 mL/min/1.73m²（持续> 3 个月）2. 对照组：eGFR>90 mL/min/1.73m² | 远离肿瘤的肾组织（用于免疫组化检测 Spp1） | 纳入：年龄≥18 岁，自愿参与；排除：急性肾损伤、活动性感染、妊娠、乙肝 / 梅毒 / HIV 感染，符合赫尔辛基宣言，经金陵医院伦理委员会批准，获知情同意 |
五、研究框架及详细技术路线图
1. 整体研究框架
以 “模型构建→多组学筛选→功能验证→机制解析” 为核心，从 “肾 - 肌轴” 角度系统探索 CKD 伴肌减少症的治疗靶点，具体框架如下：
- 构建 CKD 伴肌减少症小鼠模型并验证；
- 多组学检测（转录组 + TMT 蛋白质组）筛选肾脏 - 血清 - 肌肉的关键差异分子；
- 生物信息学分析（PCA、Venn、KEGG、GSEA、相关性网络）缩小靶点范围；
- 细胞实验（C2C12 肌管）验证靶点对肌萎缩的影响；
- 动物实验（Spp1 中和抗体）验证靶点的治疗潜力；
- 人类样本验证靶点在 CKD 患者中的表达特征；
- 转录组分析靶点抑制后肌肉的通路变化，解析机制。
2. 详细技术路线图
六、研究步骤及结果展示
步骤 1：构建并验证 CKD 伴肌减少症小鼠模型
目的：确认 0.2% 腺嘌呤饲料可诱导小鼠出现 CKD 及肌减少症表型。
结果：
- 一般指标：CKD 组小鼠体重、握力随喂养时间进行性下降，BUN、Scr 显著高于 NC 组（p<0.05，图 1B、C）；
- 肾脏病理：CKD 组小鼠肾脏出现显著肾小管萎缩、间质纤维化（HE/Masson/PAS 染色，图 1E）；
- 肌肉表型：CKD 组腓肠肌、胫骨前肌、比目鱼肌重量显著降低（p<0.05，图 1D），肌肉 CSA（横截面积）显著减小（HE / 天狼星红染色，图 1F）；
结论：0.2% 腺嘌呤饲料成功构建 CKD 伴肌减少症小鼠模型。
步骤 2：多组学筛选肾脏 - 血清 - 肌肉的核心差异分子
目的：从 “肾 - 肌轴” 角度筛选调控肌萎缩的关键循环因子。
结果：
- 分组聚类有效性：PCA 分析显示，肾脏转录组、肾脏 TMT、血清 TMT 均能有效区分 CKD 与 NC 组（图 2A）；
- 差异分子筛选：
- 肾脏转录组与 TMT 共筛选出 503 个共上调、377 个共下调基因 / 蛋白（图 2B）；
- 与血清 TMT 叠加后，得到 22 个共上调、7 个共下调差异蛋白（图 2C）；
- 热图与 Top10 重叠分析，最终锁定 6 个核心蛋白：Spp1、S100a9、Hp、Orm1、Ltf、Chil3（图 2D-F）；
- 肌肉通路变化：肌肉 TMT 筛选出 240 个上调、188 个下调差异蛋白，KEGG/GSEA 显示：
- 下调通路：氧化磷酸化、TCA 循环（线粒体功能相关）；
- 上调通路：ECM - 受体相互作用、血小板活化（肌肉纤维化相关）（图 3）；
- 相关性网络：Spp1 等 5 个蛋白（排除 Chil3）与肌肉关键通路（如氧化磷酸化、ECM - 受体）显著相关，提示其可能调控肌萎缩（图 4）；
结论：Spp1、S100a9 为优先级最高的潜在调控因子。
步骤 3：细胞实验验证 Spp1/S100a9 对肌萎缩的影响
目的：在体外验证 Spp1/S100a9 是否直接诱导肌萎缩。
结果：
- 肌萎缩标志物变化：
- 1000ng/mL Spp1 重组蛋白处理后，肌管中 Murf-1 蛋白水平显著升高（p<0.05，图 5B）；
- 100ng/mL S100a9 重组蛋白处理后，肌管中 Atrogin-1 蛋白水平显著升高（p<0.05，图 S3A）；
- 肌管形态：高浓度（1000ng/mL）Spp1/S100a9 均显著减小肌管面积（MYH 免疫荧光染色，p<0.05，图 5C、图 S3B）；
结论：Spp1、S100a9 在体外可诱导 C2C12 肌管萎缩，提示其为肌萎缩调控因子。
步骤 4：验证 Spp1 在 CKD 模型及人类样本中的表达
目的：确认 Spp1 在 CKD 状态下的表达特征（肾脏分泌→血清升高）。
结果：
- 小鼠血清：CKD 组血清 Spp1 浓度显著高于 NC 组，且与肌肉重量呈负相关（r=-0.647，p=0.023，图 6A）；
- 小鼠肾脏：CKD 组肾组织 Spp1 mRNA（qPCR）、蛋白（WB）水平显著升高（p<0.05，图 6B、C），免疫组化显示 Spp1 阳性信号增强（图 6D）；
- 小鼠肌肉：CKD 组与 NC 组肌肉中 Spp1 蛋白水平无差异（WB，图 6C），提示 Spp1 可能由肾脏分泌而非肌肉自身产生；
- 人类肾组织：CKD 患者肾组织中 Spp1 免疫组化阳性率显著高于对照组（图 6E）；
结论：CKD 状态下肾脏分泌 Spp1 增加，导致血清 Spp1 升高，可能通过循环调控肌肉。
步骤 5：Spp1 中和抗体改善 CKD 小鼠肌减少症
目的：在体内验证抑制 Spp1 是否可缓解肌萎缩。
结果：
- 一般指标：Spp1 中和抗体组小鼠体重下降减缓，握力显著高于 IgG 对照组（p<0.05，图 7B、C）；
- 肌肉保护：中和组腓肠肌、胫骨前肌重量显著增加（p<0.05，图 7D），肌肉 CSA 分布右移（即大 CSA 肌纤维比例增加，图 7F）；
- 分子变化：中和组血清 Spp1 浓度显著降低（p<0.05，图 7E），肌肉中 Atrogin-1、Murf-1 的 mRNA / 蛋白水平显著降低（p<0.05，图 8E、F）；
- 肾功能改善：中和组 BUN、Scr 轻度降低（图 S4A、B）；
结论：药理抑制 Spp1 可显著改善 CKD 小鼠的肌减少症表型。
步骤 6：解析 Spp1 抑制后肌肉的通路变化
目的：探索 Spp1 调控肌萎缩的潜在分子通路。
结果：
- 转录组聚类：RNA-seq 的 PCA 分析显示，Spp1 中和组与 IgG 对照组肌肉样本可有效区分（图 8A）；
- 差异基因筛选：共筛选出 1157 个上调、760 个下调差异基因（火山图，图 8B）；
- 通路富集：KEGG 分析显示，差异基因显著富集于蛋白消化吸收、胰高血糖素信号通路、Apelin 信号通路、ECM - 受体相互作用等（图 8D），提示这些通路可能介导 Spp1 的肌萎缩调控作用；
结论：Spp1 可能通过调控蛋白代谢、能量信号及 ECM 重构通路诱导肌萎缩。
七、研究结论
- 机制创新：首次建立 “肾脏 - 肌肉对话” 调控网络，证实 CKD 状态下肾脏分泌的 Spp1 是连接肾损伤与肌萎缩的关键循环因子，为 “肾 - 肌轴” 调控肌减少症提供了直接证据；
- 靶点确认：通过多组学筛选 + 细胞 / 动物 / 人类样本验证，确认Spp1 是 CKD 伴肌减少症的潜在治疗靶点—— 抑制 Spp1 可降低肌萎缩标志物（Atrogin-1、Murf-1），增加肌肉重量与 CSA，改善握力；
- 通路提示：Spp1 可能通过调控肌肉中蛋白消化吸收、ECM - 受体相互作用、胰高血糖素信号等通路诱导肌萎缩，为后续机制研究提供方向；
- 其他候选因子：S100a9 在体外可诱导肌萎缩，但体内功能及机制需进一步验证；
- 临床意义：为 CKD 伴肌减少症的治疗提供了新靶点（如 Spp1 中和抗体），有望改善患者预后（降低跌倒、住院风险，提高生活质量）。
研究局限性：需在更多 CKD 模型（如糖尿病肾病）中验证 Spp1 的作用，需进一步明确 Spp1 调控肌萎缩的具体分子机制（如受体介导的信号通路），需扩大人类样本验证血清 Spp1 与肌减少症的临床关联。
