Мультиомный анализ выявляет терапевтические мишени при хронической болезни почек, сопровождающейся саркопенией

Введение: Наличие саркопении у пациентов с хронической болезнью почек (ХБП) связано с неблагоприятным прогнозом. Механизмы обусловленной ХБП потери мышечной массы изучены ещё недостаточно. В настоящем исследовании изучено влияние почечных секретируемых факторов на мышцы с помощью мультиомного секвенирования.

Методы: У мышей с ХБП, которую моделировали введением аденина в концентрации 0,2%, и у контрольных мышей проводили анализ транскриптома почек методом RNA-seq, протеомный анализ почек, сыворотки крови и мышц с использованием тандемных масс-меток (TMT). Для изучения влияния рекомбинантного белка Spp1 на атрофию миотрубок in vitro использовали рекомбинантный белок Spp1. В экспериментах на животных с ХБП фармакологическое ингибирование Spp1 применяли для оценки его роли в потере массы скелетных мышц. После фармакологического ингибирования Spp1 проводили транскриптомный анализ для выявления дифференциально экспрессируемых генов (DEG) в икроножной мышце.

Результаты: При анализе транскриптома почек и методом TMT выявлено соответственно 503 и 377 белков/генов с одинаковым повышением или снижением экспрессии. В сыворотке мышей с ХБП и нормальных контрольных мышей 22 дифференциально экспрессируемых белка (DEP) с повышенной и 7 DEP со сниженной экспрессией имели те же профили экспрессии, что и при анализе транскриптома и протеома почек. На основании биоинформатического анализа и опубликованных данных для дальнейшей валидации был выбран Spp1. Добавление рекомбинантного белка Spp1 к миотрубкам C2C12 in vitro значительно повышало уровень белка маркера мышечной атрофии MuRF-1 и способствовало уменьшению размеров миотрубок (во всех случаях p < 0,05). По сравнению с контрольными мышами у мышей с ХБП уровни мРНК и белка Spp1 в почках, а также концентрация Spp1 в сыворотке были значительно повышены (во всех случаях p < 0,05). В экспериментах на животных фармакологическое ингибирование Spp1 увеличивало массу икроножных и передних большеберцовых мышц (p < 0,05) и улучшало фенотип мышечной атрофии. При транскриптомном анализе выявлено, что DEG в икроножной мышце после фармакологического ингибирования Spp1 были обогащены в путях переваривания и всасывания белков, сигнальных путях глюкагона и апелина, а также в пути взаимодействия внеклеточного матрикса с рецепторами.

Выводы: В настоящем исследовании впервые создана регуляторная сеть взаимодействия почек и мышц для изучения потенциальных механизмов саркопении, связанной с ХБП. С помощью мультиомного анализа, клеточных исследований и экспериментов на животных установлено, что Spp1 может служить перспективной терапевтической мишенью у пациентов с ХБП и саркопенией.