探讨高氧环境对氧诱导视网膜病变(OIR)模型小鼠肾脏代谢物的影响，了解病理性视网膜血管新生和肾损伤之间的潜在机制。
采用随机数字表法将16只健康SPF级C57/B6J新生小鼠随机分为OIR组与正常对照组，每组8只。小鼠自出生后标准饲养至第7天(P7)，OIR组小鼠和母鼠置于(75±2)%的高氧箱中饲养至P12，然后正常饲养；正常对照组一直在正常环境下饲养。各组小鼠在饲养P17时采用二氧化碳安乐死，取视网膜组织铺片并行血管异凝集素(IB4)染色，观察视网膜血管形态、中央无灌注区及病理性新生血管情况；另取小鼠肾组织进行液相色谱－质谱分析，取其对应小鼠的全血进行抗凝处理，通过离心沉淀，获得不含细胞成分的血浆，对血浆进行靶向代谢组学分析。使用代谢组学数据处理软件Progenesis QI v2.3对质谱信息进行解析，用无监督的主成分分析及正交偏最小二乘法分析(OPLS-DA)来区分各组间代谢轮廓的总体差异，比较2个组间代谢物的倍数变化。以变量权重值>1且P<0.05为条件筛选出差异代谢物。基于KEGG数据库对差异代谢物进行代谢通路富集分析。
视网膜铺片IB4染色结果显示，P17时正常对照组小鼠视网膜血管分布均匀；OIR组小鼠视网膜周边血管迂曲、紊乱，中央可见大面积无灌注区域形成，在视网膜无灌注区和血管区交界处形成大量新生血管簇，呈强荧光染色。OIR组小鼠视网膜无灌注区相对面积为(25.16±3.50)%，明显大于正常对照组的(0.63±0.30)%，差异有统计学意义(t＝12.07，P<0.001)。OPLS-DA模型参数R2X cum、解释率R2Y cum、和预测率Q2 cum分别为0.578、0.978和0.857，表明OPLS-DA模型具有较好的预测能力。共筛选鉴定到26个主要的差异代谢物，其中上调表达17个，下调表达9个，包括甘油磷脂类化合物[PC 20∶4(5Z，8Z，11Z，14Z)/0∶0、PC 22∶6(4Z，7Z，10Z，13Z，16Z，19Z)/0∶0、PC 14∶1(9Z)/20∶2(11Z，14Z)、PE P-18∶0/20∶4(6E，8Z，11Z，14Z)(5OH[S])]、氨基酸类代谢物(精氨酸、鸟氨酸、哌可酸和羟基赖氨酸)、嘌呤类(鸟嘌呤、次黄嘌呤、羟嘌醇)和脂肪酸类(15-棕榈酸甲酯、2，6，8，12-Tetramethyl-2，4-tridecadien-1-ol)等。差异代谢物主要富集于ABC转运蛋白(L-精氨酸、牛磺酸、肌醇、腺苷、N-乙酰基-D-氨基葡萄糖、L-谷氨酰胺)、氨酰-tRNA生物合成(L-异亮氨酸、L-脯氨酸、L-精氨酸、L-组氨酸、L-谷氨酰胺)、精氨酸生物合成(L-精氨酸、L-鸟氨酸、L-谷氨酰胺)等代谢通路。血浆的靶向代谢组学结果显示，差异的氨基酸类代谢产物主要富集于氨酰-tRNA生物合成、精氨酸生物合成代谢以及ABC转运蛋白等代谢通路。
OIR小鼠的ABC转运蛋白、氨酰-tRNA生物合成、精氨酸生物合成代谢通路可能参与了肾损伤及早产儿视网膜病变新生血管形成的病理变化过程。
版权归中华医学会所有。
未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
除非特别声明，本刊刊出的所有文章不代表中华医学会和本刊编委会的观点。
早产儿视网膜病变(retinopathy of prematurity，ROP)是一种由于视网膜发育障碍导致血管异常增生的潜在致盲眼病，早产儿数量的急剧增加使ROP已成为全球儿童盲的主要原因之一[1]。视网膜激光光凝是ROP的一线治疗方案，但对Ⅰ区病变和急进型后极部ROP治疗效果欠佳[2]。随着对ROP发病机制的深入研究，玻璃体腔注射抗血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)药物已经成为一种有效治疗ROP的新手段[3]。但是，有大量文献报道了注射抗VEGF药物产生的不良事件，尤其是肾相关疾病，包括蛋白尿恶化、高血压和血管凝血事件以及肾小球相关疾病[4,5,6,7]。ROP和肾损伤是氧化应激反应诱发的早产儿典型疾病，早产儿极易受到氧化应激的影响，氧化剂和抗氧化剂之间的不平衡导致自由基水平升高，进而对器官造成氧化损伤[8]。在大鼠氧诱导视网膜病变(oxygen-induced retinopathy，OIR)模型中，肾皮质中VEGF-A和血小板衍生因子β的表达在出生第5天(P5)和P19时与Ⅰ期ROP和Ⅱ期ROP相似，表明高氧诱导肾脏生成受损的机制与ROP相似[9]。因此推测2种组织在高氧诱导下的病理变化可能有一定关联，而从代谢组学的角度探讨OIR小鼠肾组织与血浆的代谢机制可能为相关研究和临床工作提供新的思路。OIR模型是一种公认的研究视网膜新生血管疾病的动物模型[10,11]。OIR模型的高通量转录组和蛋白组学研究发现大量的分子网络和潜在的治疗靶点[12,13,14]。然而，许多生命活动发生在代谢物层面，如细胞信号释放、能量传递、细胞间通信等都受代谢物调控[15]。因此，可通过代谢组学分析来识别疾病的病理过程[16]。代谢组学已广泛应用于ROP及其他视网膜病理性新生血管增生类疾病的研究中，如增生性糖尿病视网膜病变患者玻璃体液和ROP患者血浆[11,17]、OIR动物模型血浆及视网膜等样本中代谢产物的差异研究等[18]。然而，临床研究和实验研究发现氧代谢相关疾病可同时引起眼部和肾组织相似反应，但ROP与早产儿高氧导致肾损伤的机制研究很少，其致病机制是否也相似需进一步证实。本研究拟采用非靶向代谢组学方法分析OIR小鼠肾匀浆的代谢产物变化，结合OIR小鼠靶向代谢组学的的方式探讨高氧导致的肾损伤及ROP病理性新生血管形成的作用机制。
