F:6.1，网络毒理学+机器学习揭示三聚氰胺和氰尿酸共暴露致肾损伤机制！

研究揭示了三聚氰胺和氰尿酸共暴露通过激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）和细胞凋亡途径导致肾脏损伤和纤维化的机制，鉴定出Ren和Casp3作为关键调控基因，为三聚氰胺和氰尿酸联合暴露诱导的肾毒性提供了新的分子见解和治疗靶点。

研究背景
三聚氰胺（MA）广泛存在于塑料制品、食品包装和餐具等日常用品中，其结构类似物氰尿酸（CA）可能在制造过程中污染MA产品。
MA和CA单独摄入时毒性较低，但联合暴露（MC）会显著加剧肾脏毒性，主要通过饮食和环境因素持续暴露于人体，靶向肾脏，因其低溶解性和快速清除特性导致毒性损伤。
尽管已有研究，但MC诱导肾损伤的潜在机制仍不清楚，需要进一步研究其致病途径。
研究思路
采用网络毒理学（NT）、生物信息学和机器学习相结合的方法。
建立MC暴露的大鼠模型，分析肾脏病理学、损伤标志物和RNA测序数据，鉴定差异表达基因。
利用ChEMBL、STITCH和GeneCards数据库识别潜在靶蛋白。
应用LASSO回归、随机森林和MCODE三种机器学习算法筛选枢纽基因。
通过分子对接模拟评估MC与枢纽基因的相互作用，阐明MC诱导肾损伤的分子机制。
研究结果
MC暴露诱导大鼠肾损伤和纤维化
组织病理学分析显示肾脏损伤显著，肾脏重量及Scr和BUN水平显著增加，表明代偿性肾肥大和肾功能受损。
WB分析结果显示MC组中肾损伤和纤维化的关键标志物显著上调，表明MC暴露可诱导严重的肾损伤和纤维化。

RNA-seq揭示肾损伤与免疫炎症反应和肾小管上皮细胞凋亡相关
RNA-seq分析显示MC组中20个最显著上调和下调的基因。
GO和KEGG富集分析显示DEGs主要富集于免疫调节、细胞周期调控、凋亡、炎症反应、分化及细胞组织发育。
Reactome通路富集分析表明DEGs显著富集于细胞增殖、分化和凋亡调控、免疫反应、DNA损伤反应和内分泌激素合成。
GSEA鉴定DEGs中显著富集的基因集，BILE_ACID_METABOLISM和PEROXISOME通路下调可能与细胞代谢紊乱和内分泌失调相关。

MC暴露后大鼠肾脏的免疫微环境分析
CIBERSORTx算法探索对照组和MC组间21个免疫细胞亚群的免疫浸润，发现促炎的M0巨噬细胞、浆细胞、Th2细胞和Treg细胞在MC组显著更丰富。
mMCPcounter分析说明对照组和MC样本间的免疫浸润差异。
经典免疫相关基因如Psmb8和Psmb9在MC组显著上调，证明炎症应激在MC介导的肾损伤中起重要作用。

MC诱导肾损伤潜在靶点的鉴定
从ChEMBL和STITCH数据库共收集320个MC靶点，从GeneCards数据库获得518个肾损伤靶点。
使用维恩图鉴定20个MC诱导肾损伤的潜在靶点。
KEGG和Reactome富集分析显示20个靶点主要富集于内分泌激素代谢、免疫反应和凋亡调控。
生成相关性热图显示20个靶点与21种免疫细胞间的关系，观察到MC组中高表达基因与多种免疫细胞显著正相关。
创建网络图可视化MA和CA与这20个靶点间的关系，揭示它们间的强相互作用。

ML算法和枢纽靶点获取
使用LASSO回归、RF和MCODE算法鉴定在MC肾毒性网络中起关键作用的枢纽基因。
通过重叠三种ML算法鉴定的基因，选择两个与MC诱导肾损伤相关的关键基因：Ren和Casp3。
Ren主要富集于能量代谢和炎症反应相关通路，而Casp3主要富集于细胞生长、增殖、存活和免疫防御及炎症调控相关通路。
Ren与多种免疫细胞显著正相关，而Casp3与多种免疫细胞显著正相关。

Ren和Casp3通过肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）和凋亡参与MC诱导的肾损伤
WB分析显示MC组中Ren和ACE2显著下调，而ACE1上调，Ren表达降低可能与进行性肾损伤导致的肾素耗竭有关。
WB分析还显示MC组中Caspase-3、cleaved-Caspase-3、Bax和Bad显著上调。
大鼠肾组织IF染色显示cleaved-Caspase-3在MC组广泛过表达，与WB结果一致。
大鼠肾脏切片TUNEL染色显示MC暴露后位于肾小管的凋亡细胞数量显著增加，表明Caspase-3通过促进肾小管上皮细胞凋亡在MC介导的肾损伤中起重要作用。

Ren和Casp3的分子对接
分别对Ren和Casp3与MA和CA进行分子对接模拟，获得四组药物-靶点相互作用：CA-Ren、MA-Ren、CA-Casp3和MA-Casp3。
Ren的氨基酸残基主要结合并与CA和MA相互作用。
Casp3的氨基酸残基主要结合并与CA和MA相互作用。
这些发现表明MC可与上述靶蛋白结合并导致肾损伤，但需要进一步的实验验证来确认这些相互作用及其生物学意义。

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