Xuemeng Qiu,1,2,* Hao Wang,1,2,* Yifei Zhang,1,2,* Zhen Li,1,2 Jiyue Wu,1,2 Zejia Sun,1,2 Wei Wang1,2 

1Department of Urology, Beijing Chao-Yang Hospital, Capital Medical University, Beijing, People’s Republic of China; 2Institute of Urology, Capital Medical University, Beijing, People’s Republic of China

*These authors contributed equally to this work

Correspondence: Zejia Sun, Department of Urology, Beijing Chao-Yang Hospital, Capital Medical University, 8 Gongrentiyuchang South Road, Chaoyang District, Beijing, 100020, People’s Republic of China, Email mnwkszj5076@163.com Wei Wang, Department of Urology, Beijing Chao-Yang Hospital, Capital Medical University, 8 Gongrentiyuchang South Road, Chaoyang District, Beijing, 100020, People’s Republic of China, Email weiwang0920@163.com

摘要

目的：肾脏缺血再灌注损伤是移植后重要的并发症，可能促进不良修复和纤维化的发生，进而导致移植物功能衰竭。乳酸化是一种由乳酸驱动的新型表观遗传修饰，能够调控基因表达和细胞功能。由于缺氧、糖酵解与乳酸之间的相互关联，这一修饰在缺血再灌注损伤和纤维化研究中日益受到关注。然而，乳酸化的作用在缺血再灌注中的作用尚不明确。本研究旨在鉴定乳酸化相关关键细胞及基因，并探索他们在缺血再灌注损伤后导致的肾脏移植物不良修复和继发纤维化中的作用。

方法：我们利用单细胞RNA测序数据首先乳酸化水平在移植物样本及缺血再灌注前后的变化，并将乳酸化水平细化到细胞层面。利用hdWGCNA分析鉴定关键细胞中与不良修复表型相关的关键基因，进一步使用多种机器学习算法利用关键基因构建预测模型。拟时序分析用于探索关键基因随纤维化进展而发生的表达变化。最后，我们在小鼠单侧缺血再灌注诱导的纤维化模型中对关键基因进行RT-qPCR分析。

结果：在缺血再灌注（IRI）及纤维化组织中，乳酸化水平显著升高，尤其集中在某一T细胞亚群中，提示其在纤维化发生过程中的重要作用。我们鉴定出此细胞特异相关的4个关键基因（HLA-E、IGHM、CORO1A 和 TUBA1A）作为纤维化标志物，这些标志物被证明对受者和移植物的生存具有较强的预测能力（1年、2年和3年的AUC分别为0.83、0.86和0.87）。药物敏感性分析和分子对接结果显示，部分现有药物有望被重新用于靶向这些基因。最后，动物实验验证了这些关键基因在纤维化组织中的mRNA表达水平显著升高。