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代谢组学揭示了小鼠缺血性急性肾损伤后心脏氧化应激和能量生成的改变

发布时间:2019-03-13

Metabolomics assessment reveals oxidative stress and altered energy production in the heart after ischemic acute kidney injury in mice

代谢组学评估揭示了小鼠缺血性急性肾损伤后心脏氧化应激和能量生成的改变

 

期刊:Kidney International   IF=8.429

发表时间:2018.10.4

 

 

研究背景

 

AKI(急性肾损伤)是住院患者常见的并发症,增加死亡率。AKI导致死亡率升高的临床和基础研究中表明,AKI是一种系统性疾病,具有广泛的有害影响,包括心脏在内的远端器官上。AKI与心功能的短期和长期不良反应相关,尤其在存在其他心脏并发症的情况下,如心力衰竭、心肌梗死、心脏手术后和经皮冠状动脉介入治疗后。

 

 

 

研究材料

 

70只小鼠的心脏,肾脏,血浆样本,其中对照组10只(无手术组);手术后4小时组(sham)10只;急性肾损伤造模后4小时组10只;手术后24小时组(sham)10只;急性肾损伤造模后24小时组10只;手术后7天组(sham)10只;急性肾损伤造模后7天组10只。

 

技术平台:LC-MS/MS

 

 

研究结果

 

1. 不同时间段血清肌酐,血清尿素氮含量变化

血清肌酐浓度在4和24时显著升高,在AKI和sham的手术后数小时差异显著,7天差异不明显;血尿素氮为AKI在3个时间点均显著高于sham组。

       

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图1 不同时间段血清肌酐,血清尿素氮含量变化

 

        

2. 心脏组织重要代谢物的聚类分析,主成分分析和偏最小二乘判别分析

在124种测定的心脏代谢物中,有89种是各实验组间差异有统计学意义。聚类分析(HCA)和主成分分析。对89种代谢物进行聚类分析,PCA观察数据的总体趋势如下图所示。

 

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图2 差异代谢物的聚类分析

 

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图3 差异代谢物的聚类分析

 

 

3.AKI影响心脏的特定代谢物和代谢通路

124种测定的代谢物中有51种(41%)受到影响。最显著的代谢变化发生在24小时,20个代谢物明显减少,20个代谢物显著增加。4小时发生变化最少,6个代谢物减少,只有1个代谢物增加了。有趣的是,在7天内仍然发现了AKI后代谢的影响,15种代谢产物发生变化。

 

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图4 氨基酸及氨基酸衍生物变化情况

 

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图5 氧化应激相关代谢物的变化

 

 

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图6 能量代谢相关代谢物的变化

 

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图7 尿素循环相关代谢物的变化

 

 

 

4. 其它指标的检测

为了确定心脏代谢变化是否与功能相关,我们分别在基线(control)、sham和AKI后24和72小时进行了一系列超声心动图检查(图8)。ATP耗竭是舒张功能障碍的常见原因,代谢变化强烈提示ATP耗竭的存在。因此,在正常小鼠、sham和AKI中分别在4、24和72小时测量ATP水平(图9)。在另一组小鼠中,分别在假手术或AKI后24小时和72小时测定平均动脉血压和体重(图10)。

 

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图8 超声心动图检查

 

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图 9 ATP含量测定

 

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图 10 平均动脉血压和体重测定