肾结石患者上皮膜蛋白1（EMP1）基因的表达分析

《International Urology and Nephrology》：Expression analysis of epithelial membrane protein 1 (EMP1) gene in kidney stone patients

　　

摘要

背景

草酸钙（CaOx）肾结石是一种反复发作的泌尿系统疾病，而肾乳头的Randall斑块（RP）被广泛认为是结石形成的早期部位。尽管已有研究表明RP中存在免疫激活、上皮细胞损伤和细胞外基质（ECM）重塑现象，但在这种组织环境中上皮膜蛋白1（EMP1）的细胞类型特异性转录特征仍不明确。

方法

对一个公开可用的单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据集（NCBI GEO访问号GSE176155；BioProject PRJNA735197）进行了二次分析，该数据集包含了接受经皮肾结石切除术治疗CaOx肾结石患者的肾乳头组织（RP样本）及其匹配的正常肾乳头样本。原始FASTQ数据通过Cell Ranger（v6.0.1）处理并比对到GRCh38基因组，随后进行质量控制、标准化、降维（PCA、UMAP）、基于图的聚类，并在Seurat（v4.0.5）中使用与肾脏细胞图谱交叉验证的典型标记进行细胞类型注释。单细胞水平的差异表达通过Wilcoxon秩和检验并应用Bonferroni校正进行评估。共表达、功能富集（GO、KEGG）和加权基因共表达网络分析（WGCNA）被用来表征与EMP1相关的转录模块。在样本水平上还进行了伪批量ANOVA和线性回归作为探索性敏感性检验。

结果

在单细胞水平上，与正常肾乳头相比，RP来源的上皮细胞和基质细胞簇中的EMP1表达显著下调（调整后的p值<0.01，log2FC≤–0.30）。EMP1与C3、RNASE1、NRG1、IFI16、S100A10、HSPA6和FN1共表达，而WGCNA识别的与EMP1相关的模块与RP表型呈负相关（r=–0.72，p<0.001）。GO和KEGG富集分析显示其与细胞粘附、整合素和肝素结合、白细胞迁移、中性粒细胞胞外陷阱形成以及局部粘附有关。样本水平的伪批量ANOVA和回归分析对于大多数基因未达到统计显著性，这与供体数量有限以及伪批量聚合后细胞类型分辨率降低的情况一致；这些结果仅作为探索性分析呈现。

结论

本研究揭示了肾乳头上皮细胞和基质细胞中EMP1表达降低与Randall斑块的分子特征之间的关联，为后续研究提供了假设生成的基础。在将EMP1视为CaOx肾结石的候选生物标志物或治疗靶点之前，还需要进行独立的转录组学、空间学和功能验证。