《Theranostics》‖ 華中科技大學(xué)張春教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)急性腎損傷治療新機(jī)制！
《Theranostics》‖ 華中科技大學(xué)張春教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)急性腎損傷治療新機(jī)制！
近日華中科技大學(xué)張春教授課題組在《Theranostics》（IF=8.579）上發(fā)表了題為“Relieving lipid accumulation through UCP1 suppresses the progression of acute kidney injury by promoting the AMPK/ULK1/autophagy pathway ”的文章，首次系統(tǒng)分析了AKI（急性腎損傷）中脂質(zhì)組成的變化，發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)積累程度與UCP1的表達(dá)水平呈高度負(fù)相關(guān)，通過(guò)上調(diào)UCP1可以促進(jìn)AMPK/ULK1/自噬通路，減輕AKI的脂質(zhì)堆積，進(jìn)而顯著抑制AKI發(fā)展。該研究為AKI的治療提供了新的思路和靶點(diǎn)，為開(kāi)發(fā)新藥和聯(lián)合治療提供了可能。
研究背景
急性腎損傷(Acute kidney injury，AKI) 是一種因腎結(jié)構(gòu)或功能損傷而導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)腎功能急劇下降的臨床綜合征，其臨床特點(diǎn)是發(fā)病急、進(jìn)展快和預(yù)后差，因其高發(fā)生率、高病死率和高致殘率被認(rèn)為是影響全球健康的新問(wèn)題。目前，針對(duì)AKI的治療主要是對(duì)癥支持治療和腎臟移植手術(shù)，然而它們的療效都非常有限。因此，闡明AKI的新機(jī)制，開(kāi)發(fā)早期診斷和治療的新方法，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
研究表明，在AKI發(fā)生時(shí)，通常會(huì)伴有明顯的脂質(zhì)代謝異常，棕色脂肪組織的重要標(biāo)志物解偶聯(lián)蛋白1（UCP1）已被證實(shí)參與了多種代謝疾病，并能有效消除腎透明細(xì)胞癌中的脂質(zhì)堆積，但其在腎臟非腫瘤性疾病中的研究目前還很少。此外，與脂質(zhì)代謝呈現(xiàn)高度相關(guān)的自噬被報(bào)道在AKI中也發(fā)揮著關(guān)鍵作用，通過(guò)抑制細(xì)胞凋亡，延緩AKI的發(fā)展。然而，AKI中脂質(zhì)的具體變化及其作用和調(diào)節(jié)機(jī)制目前尚不清楚。
研究思路
首先，研究者對(duì)小鼠AKI模型進(jìn)行了定量代謝組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)AKI中伴有明顯的脂質(zhì)積累，且與腎損傷的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)；隨后通過(guò)western blot、免疫組化和染色等方法發(fā)現(xiàn)，UCP1在AKI中的表達(dá)顯著下調(diào)，并與腎損傷嚴(yán)重程度及AKI中的脂質(zhì)積累程度呈高度負(fù)相關(guān)；然后通過(guò)構(gòu)建UCP1過(guò)表達(dá)細(xì)胞和動(dòng)物模型，體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證實(shí)了上調(diào)UCP1減少AKI中脂質(zhì)的積累后，可顯著降低炎癥發(fā)生和細(xì)胞凋亡，從而抑制疾病的發(fā)展。最后，通過(guò)體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)及UCP1過(guò)表達(dá)模型驗(yàn)證了上調(diào)UCP1減少了脂質(zhì)積累，AMPK/ULK1自噬通路被顯著激活，腎損傷指標(biāo)降低，從而抑制了AKI的發(fā)病程度。
AKI中脂質(zhì)代謝的作用和機(jī)制
病毒產(chǎn)品及使用方法
部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果分享
在AKI模型建立（利用順鉑cisplatin誘導(dǎo)急性腎損傷，建立AKI的小鼠模型）前7天將Ad-UCP1和Ad-NC分別注射入小鼠腎臟（圖1所示）。注射前麻醉小鼠，手術(shù)暴露雙側(cè)腎臟，然后從小鼠的每個(gè)腎臟中選取3-5個(gè)點(diǎn)，將 Ad-UCP1和Ad-NC病毒分別注射至小鼠腎皮質(zhì)，兩腎總注射病毒量為200 μL。
圖1. UCP1過(guò)表達(dá)的AKI小鼠模型建立
通過(guò)構(gòu)建UCP1過(guò)表達(dá)的AKI小鼠模型，研究者證實(shí)了UCP1可以負(fù)調(diào)控AKI中的脂質(zhì)積累，且隨著UCP1表達(dá)的增加，AKI模型中的脂質(zhì)含量明顯降低，并且，使用UCP1激動(dòng)劑CL316243在AKI動(dòng)物模型中誘導(dǎo)UCP1的過(guò)表達(dá)也觀察到了同樣的結(jié)果。這些結(jié)果表明，隨著UCP1表達(dá)的增加，AKI模型中的脂質(zhì)含量減少。并且，通過(guò)檢測(cè)腎損傷標(biāo)志物脂質(zhì)運(yùn)載蛋白NGAL2、肌酐SCr和尿素氮BUN的表達(dá)量，研究者發(fā)現(xiàn)UCP1的過(guò)表達(dá)也顯著改善了由順鉑（cisplatin）刺激引發(fā)的腎形態(tài)和腎小管的損傷程度，腎損傷程度大大降低（圖2）。
圖2. 上調(diào)UCP1可以緩解AKI中的脂質(zhì)積累，顯著抑制AKI發(fā)展
隨著UCP1表達(dá)上調(diào)，多種炎癥因子（CD68、IL-1β、IL-6、TNF-α）和凋亡基因（Bax和C-caspase 3）的表達(dá)出現(xiàn)顯著降低，抗凋亡基因BCL2的表達(dá)顯著增加，這些結(jié)果表明上調(diào)UCP1可以抑制體內(nèi)炎癥和細(xì)胞的凋亡。此外，上調(diào)UCP1后AMPK/ULK1/自噬通路被顯著激活，說(shuō)明UCP1過(guò)表達(dá)后通過(guò)促進(jìn)AMPK/ULK1/自噬途徑清除AKI中積累的脂質(zhì)，從而抑制疾病發(fā)展（圖3）。
圖3. 上調(diào)UCP1可以抑制體內(nèi)炎癥和細(xì)胞凋亡，并激活A(yù)MPK/ULK1/自噬途徑以清除AKI中積累的脂質(zhì)
