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目的糖尿病肾病（Diabetic nephropathy,DN）是导致终末期肾脏病（End-stage kidney disease,ESKD）的首要因素。尽管肾小球的滤过屏障受损是其主要特征,但肾小管的功能异常在DN发生发展中同样起着重要的作用。然而,在糖尿病状态下,肾小管参与决定DN进展的机制及驱动肾小管发生表型变化的关键分子,目前并不清楚。表观遗传学特征从底层反应基因组与体内微环境的互作,有助于揭示疾病发生发展的始动因素。因此,本研究将从体外及体内两个层次入手,通过染色质可及性图谱及组蛋白修饰图谱联合转录组的多组学分析,揭示糖尿病状态下肾小管的表观遗传变化,阐述肾小管的表观遗传调控与DN进展的关系,识别肾小管中发挥调控作用的关键分子并探讨其可能的作用机制。方法第一部分:首先模拟DN的损伤因素,包括利用过氧化氢（H2O2）,转化生长因子β1（Transforming growth factor-β1,TGF-β1）和Roxadustat（FG4592）分别模拟氧化应激、纤维化和低氧损伤。通过结合高通量测序技术的靶向开放染色质的研究方法（Assay for Transposase Accessible Chromatin using sequencing,ATAC-seq）及转录组测序（RNA Sequencing,RNA-seq）分别捕获了人肾近端小管上皮细胞系HK2细胞在损伤因子处理前后的染色质可及性图谱及转录组数据。为了识别各组细胞中发生变化的转录调控进程,我们对各处理组与正常组进行了对比,寻找差异性的染色质可及性位点及基因表达,并阐述二者之间潜在的调控关系。为了进一步探讨不同刺激因素作用下肾小管损伤机制的异同,我们整合了所有刺激条件下的差异性变化位点,并开展了聚类分析、生物学功能分析及转录因子基序分析。第二部分:我们将经肾脏穿刺明确诊断的DN患者和肾癌患者癌旁正常的肾组织样本进行激光微分离/过筛法分离肾小球及肾小管间质,将肾小管间质组分分别进行了组蛋白H3赖氨酸27位点乙酰化（H3K27ac）的染色质免疫共沉淀测序（Chromatin Immunoprecipitation with sequencing,Ch IP-seq）（对照组4例,DN组4例）及RNA-seq（对照组30例,DN组100例）。通过对组蛋白H3K27ac修饰图谱和转录谱数据的差异性分析,识别出了疾病状态下肾小管间质组分中发生活性变化的调控元件和差异性表达的基因。通过对二者的联合分析,我们发现了参与DN进展的基因集。在确认表观调控在肾脏损伤中发挥重要作用的基础上,我们进一步整合了肾脏单细胞表达谱数据。表观谱与肾脏单细胞表达谱的联合分析揭示了糖尿病状态下调控元件活性变化在不同组分/细胞类型中参与的生物学过程。此外,我们还进一步预测了介导肾小管损伤的重要转录因子、探讨了其参与的生物学过程及可能的作用机制。结果第一部分:我们首先识别了不同模拟DN损伤条件下HK2细胞染色质可及性的动态变化图谱,确定了在HK2细胞中协调转录调控的功能区域。这些功能区域的动态变化呈现出不同刺激特异性的调控特征,其中H2O2主要诱导了HK2细胞的炎症与凋亡,该过程受到FRA1和RUNX1调控;TGF-β1主要诱导了HK2细胞的纤维化进程,并受到FRA1和SMAD2调控;而FG4592主要诱导了HK2细胞对多种刺激的反应性,受到FRA1和ETS1调控。我们还发现了一组染色质区域,其动力学变化在不同的刺激因素作用下所共享。经ATAC-seq和RNA-seq的整合分析表明,转录因子HNF1B调控了三种不同刺激下的共享模块,而HNF1B的蛋白表达下调可能是其发挥作用的重要机制。此外,我们的研究在体内的数据中进一步证实,转录因子HNF1B调节的基因表达网络在DN的小管间质中被显著破坏。第二部分:我们的研究首次捕获了经肾脏穿刺明确诊断的DN样本的组蛋白H3K27ac修饰图谱。在与转录谱的联合分析中,我们发现H3K27ac修饰的动态变化驱动转录调控。更重要的是,受到H3K27ac修饰调控的基因与肾脏功能密切相关,被上调的基因与肾小球滤过率（estimated Glomerular Filtration Rate,e GFR）呈显著的负相关,而被下调的基因与e GFR呈显著的正相关。通过对H3K27ac Ch IP-seq与肾脏单细胞RNA-seq的整合分析,我们发现,在高糖环境下H3K27ac的异常修饰导致了肾脏近端肾小管的代谢及转运功能障碍、集合管纤维化样改变以及免疫细胞介导的炎症反应。此外,我们的研究进一步证实,近端小管脂防酸代谢相关的基因变化主要表现为H3K27ac修饰减弱导致的基因下调,且下调的基因与肾脏功能呈显著正相关。这一过程的发生由转录因子HNF4A参与介导。结论（1）HNF1B介导的转录调控网络在DN的多种模拟刺激下遭到破坏,改变了HK2的细胞表型;（2）糖尿病环境下,表观遗传调控导致的基因表达变化在DN的进展中发挥重要作用。其中,被显著下调的近端小管脂代谢相关基因与肾脏功能呈正相关。这一过程由H3K27ac的修饰重编程决定,并由HNF4A参与介导。