ROS-p38MAPK-mTOR信号通路介导的自噬在细胞-晶体反应中的作用及机制研究

Our previous studies in vivo and in vitro had suggested that the formulation of calcium oxalate stones might be associated with the activation of renal tubular epithelial cell autophagy. However, the detailed mechanism remains unclear. Recent studies indicated that reactive oxygen species (ROS) could mediate the activation of the autophagy and participated in the process of calcium oxalate stones, of which calcium oxalate crystal cloud active the pathway of p38MAPK and p38MAPK-mTOR is one of the key pathways mediated the autophagy. Therefore, we hypothesized that the autophagy mediated by the pathway of ROS-p38MAPK-mTOR might be the novel mechanism of the formulation of the pathway of calcium oxalate stones. This study aims to investigate the occurrence of autophagy induced by ROS activation mediated by calcium oxalate crystals by using modern biology research techniques at different levels of human tissue, animal model and cell lines, and through autophagy modulator and small molecule interference RNA technique to regulate the level of autophagy ,so as to clarify the role and pathogenesis of ROS-p38MAPK-mTOR pathway mediated autophagy in cell-crystal reaction.Therefore, the present program is a further research based on our previous studies and will provide novel strategy for preventing calcium oxalate stones.

我们前期的体内外研究已经发现草酸钙肾结石的形成可能与肾小管上皮细胞自噬的激活有关，但是，关于其具体的作用机制仍不清楚。新近的研究表明，活性氧簇（ROS）能够介导自噬的激活，而且参与了草酸钙肾结石的形成过程。其中，草酸钙晶体可以激活p38MAPK，而p38MAPK-mTOR是调控自噬的关键通路之一。由此，我们推测ROS-p38MAPK-mTOR通路介导的自噬可能是草酸钙肾结石形成的新机制。本课题拟在人体组织、动物模型、细胞系等不同的层面，采用现代生物学研究技术，观察草酸钙晶体介导的ROS激活细胞自噬的发生情况，并通过自噬调节剂和小分子干扰RNA技术对自噬水平进行调控，从而阐明ROS-p38MAPK-mTOR通路介导的自噬在细胞-晶体反应中的效应及作用机制。因此，本课题实际上是我们前期研究的进一步深入，将为草酸钙肾结石的防治策略提供新的思路。

肾结石是一种常见病、多发病，其确切发病机制尚不清楚。越来越多的证据表明自噬在肾脏疾病的病理生理过程中起着至关重要的作用，但自噬在草酸钙(CaOx)肾结石形成中的作用尚不清楚。因此，本研究旨在探讨自噬在CaOx肾结石形成中的作用及机制。在本研究中，我们研究了自噬在体内和体外对CaOx晶体诱导的肾小管上皮细胞损伤的影响。我们观察到CaOx结石患者肾组织中LC3-II和BECN1的表达水平和自噬空泡数量明显增加。随后我们发现，CaOx晶体可增加HK-2细胞中LC3-II和BECN1的表达，增加GFP-LC3点和自噬空泡的数量，并呈剂量和时间依赖性。此外，我们的结果表明，CaOx晶体至少部分通过激活活性氧(ROS)途径诱导了HK-2细胞的自噬。随后，我们用3-甲基腺嘌呤或siRNA敲除BECN1抑制自噬，发现可有效减轻CaOx晶体诱导的HK-2细胞损伤。相对应的，我们用雷帕霉素增强HK-2自噬活性起到了相反的作用。体内实验结果显示，大鼠CaOx肾结石的形成伴随着自噬的激活和肾脏的损伤。通过氯喹和雷帕霉素调节此过程中的自噬水平可干预肾损伤的程度和CaOx晶体的沉积。综上所述，自噬在CaOx晶体诱导的肾细胞损伤中是必不可少的，抑制自噬可能是CaOx肾结石的一种新的防治策略。