為了揭開這層神秘的面紗，華盛頓大學(xué)圣路易斯分校（Washington University in St. Louis）的研究人員展開了一項(xiàng)極具意義的研究。他們整合了來自六個(gè)平臺的數(shù)據(jù)，對 68 只小鼠在胚胎期 16.5 天（E16.5）、出生（P0）、3 周齡、12 周齡、52 周齡和 92 周齡這六個(gè)發(fā)育和成年時(shí)間點(diǎn)的 76 個(gè)腎臟樣本進(jìn)行了全面分析，旨在構(gòu)建小鼠腎臟在整個(gè)生命周期中的分子圖譜，深入探究腎臟性別二態(tài)性的奧秘。

這項(xiàng)研究成果發(fā)表在《Nature Genetics》雜志上，為腎臟疾病的研究開辟了新的方向。研究人員通過一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析，得出了許多重要結(jié)論，對深入理解腎臟生理和疾病機(jī)制意義重大。

下面來詳細(xì)看看具體的研究結(jié)果：

小鼠腎臟的綜合多組學(xué)分析：研究人員收集了不同發(fā)育階段小鼠的腎臟樣本，通過 snRNA - seq 和 snATAC - seq 獲得了 203,139 個(gè)高質(zhì)量細(xì)胞。經(jīng)過質(zhì)量控制和批次效應(yīng)校正后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析。通過 Visium ST 技術(shù)，觀察到不同發(fā)育階段腎臟細(xì)胞類型的分布變化，如胚胎期和新生兒期的細(xì)胞類型與成年期有明顯差異，且已知的腎臟分段標(biāo)記基因在空間上呈現(xiàn)出預(yù)期的分布模式。

1. 青春期后 PT 中轉(zhuǎn)錄的性別二態(tài)性顯現(xiàn)：在研究不同腎臟段的性別差異時(shí)，發(fā)現(xiàn) PT 細(xì)胞在發(fā)育和性別差異方面表現(xiàn)出獨(dú)特的模式。3 周齡時(shí)，PT 基因表達(dá)譜與后期年齡不同，且性別偏向較弱。隨著性成熟，從 3 周齡到 12 周齡，PT 中許多基因的表達(dá)模式發(fā)生顯著變化，例如 Rhobtb1 和 Ehhadh 等基因在 3 周齡時(shí)高表達(dá)，隨后下降；而 Ghr 基因在 3 周齡時(shí)無表達(dá)，后期則維持高水平。同時(shí)，在 PT 中還鑒定出大量性別差異表達(dá)基因（DEGs），這些基因在男性和女性中的表達(dá)模式差異顯著，且在 PT(S2)和 PT(S3)段比 PT(S1)段更為明顯。
2. 性別偏向的 DEGs 在 PT(S3)中最為常見：通過對上皮細(xì)胞類型的相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn) PT(S3)中性別偏向的 DEGs 數(shù)量最多。對這些 DEGs 進(jìn)行通路分析表明，女性在肌生成、白細(xì)胞介素 2（IL - 2） - 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子 5（STAT5）信號通路以及上皮 - 間質(zhì)轉(zhuǎn)化等通路中富集；男性則在異生物質(zhì)和脂肪酸代謝通路中富集。此外，還驗(yàn)證了一些已知的性別偏向基因，并發(fā)現(xiàn)了新的性別偏向基因，如 Socs2 和 Akr1c21，這些基因在蛋白質(zhì)水平也表現(xiàn)出明顯的性別差異。
3. 小鼠 PT 性別二態(tài)性的分子機(jī)制：通過轉(zhuǎn)錄因子（TF）調(diào)控子活性分析，發(fā)現(xiàn) PT(S3)中許多調(diào)控子存在性別偏向，且調(diào)控子富集在 3 周齡到 12 周齡間發(fā)生顯著變化，暗示性激素的參與。研究人員提出了兩種調(diào)節(jié) PT(S3)中女性偏向 DEGs 的機(jī)制：催乳素誘導(dǎo)的 JAK2/STAT5 激活以及 STAT5/BCL6 在靶啟動子上的競爭性結(jié)合。其中，Socs2 和 Prlr 的表達(dá)可能受這兩種機(jī)制共同控制，而 Abcc3 和 Acot7 僅依賴 JAK2/STAT5 激活。
4. 性別偏向的空間分布模式：利用 Xenium 平臺分析腎臟的空間表達(dá)模式，研究人員確定了腎臟的四個(gè)不同區(qū)域，并發(fā)現(xiàn)了五種性別二態(tài)性的空間表達(dá)模式。例如，Pigr 基因在男性腎臟的皮質(zhì)和外髓質(zhì)外條紋（OSOM）中高表達(dá)，且在 PT(S3)的皮質(zhì)髓質(zhì)交界處達(dá)到峰值；Akr1c21 基因在男性 PT(S3)中特異性富集，在女性 OSOM 中表達(dá)急劇下降。同時(shí)，參與 JAK/STAT 通路的女性偏向基因 Prlr、Jak2 和 Socs2 在女性 PT(S3)中表達(dá)較高，且在 OSOM 中呈現(xiàn)出明顯的表達(dá)峰值。
5. 核受體（NRs）調(diào)節(jié) PT 中的性別偏向 DEGs：通過基序富集分析，研究人員發(fā)現(xiàn)不同性別在 PT(S2)和 PT(S3)中存在特異性的基序。例如，C/EBP 家族在女性中高度富集，而 NR1、NR2 和 NR3 在男性中富集。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，雄激素受體（AR）基序在男性的所有 PT 段中均有顯著較高的富集，表明雄激素直接參與了男性腎臟性別偏向基序的富集。約 14% 的男性偏向 DEGs 是 AR 基序的下游靶標(biāo)。
6. 在人類中評估小鼠 PT 性別 DEGs：研究人員在人類樣本中評估了小鼠研究的發(fā)現(xiàn)，結(jié)果顯示 PT 同樣是人類中具有最多性別 DEGs 的細(xì)胞類型。在小鼠和人類中，分別有 87%（906 個(gè)）和 82%（796 個(gè)）的性別 DEGs 表現(xiàn)出相同的趨勢，且有 135 個(gè)和 111 個(gè)重疊的 DEGs 在兩者中均顯示出大于兩倍的表達(dá)差異。通過 IF 染色和多重成像技術(shù)，在蛋白質(zhì)水平驗(yàn)證了部分基因（如 SOCS2、SCD、CYP4B1 和 INMT）的性別差異。
7. 衰老對腎臟不同性別細(xì)胞類型的影響：比較 92 周齡小鼠腎臟與年輕小鼠腎臟，發(fā)現(xiàn)免疫細(xì)胞在衰老腎臟中逐漸積累。在不同細(xì)胞類型中，PT 在衰老過程中表現(xiàn)出最多的基因改變，且老年雄性小鼠的差異比雌性小鼠更為顯著；而收集管主細(xì)胞（CD_PC）在雌性小鼠中表現(xiàn)出更豐富的衰老相關(guān)改變。研究還發(fā)現(xiàn)，一些衰老相關(guān)基因與腎臟疾病有關(guān)，如 Pappa 和 Spp1，且部分衰老 DEGs 也是性別 DEGs，這凸顯了在腎臟衰老研究中考慮性別的重要性。