细胞缝隙连接蛋白Connexin43通过Nrf2/ARE信号通路介导糖尿病肾脏纤维化的研究

Oxidative stress and inflammation are important mediators of diabetic renal fibrosis. Nrf2/antioxidant response element (ARE) pathway is suggested as the most pivotal endogenous antioxidative system studied thus far. In recent studies, it has been found that connexin43 (Cx43), which is highly expressed in kidney tissues, is markedly downregulated in diabetic kidney. Furthermore, Cx43 has showed potential anti-oxidative stress effect. Whether reduced Cx43 promotes renal fibrosis and the relationship between Cx43 and Nrf2/ARE pathway are worthy of investigation. Our preliminary experiments showed that reduced Cx43 induced upregulated of collagen IV and fibronectin (FN) protein levels. Overexpression of Cx43 inhibited high glucose-induced the generation of reactive oxygen species (ROS) and enhanced antioxdiative protein HO-1 and SOD1 expression that mediated by Nrf2. In addition, c-Src is involved in these cellular events. Based on the above mentioned, the current program is undertaken to explore systematically the effects of Cx43 on the inflammatory and fibrotic components, such as ICAM-1 and FN in the cell model and the kidney tissues of experiment animal and to further investigate the molecular mechanism of Cx43 on regulating Nrf2/ARE pathway to provide experimental evidences for exploring Cx43 as a new target in the treatment of diabetic renal fibrosis and diabetic nephropathy.

氧化应激和炎性反应是糖尿病肾脏纤维化的重要病理因素，有证据表明Nrf2/ARE信号通路是最重要的内源性抗氧化应激保护系统。糖尿病状态下，在肾脏具有重要通讯功能的细胞缝隙连接蛋白Cx43的蛋白水平明显下调；而Cx43具有潜在的抗氧化应激效应。Cx43是否通过Nrf2/ARE信号通路参与影响糖尿病肾脏纤维化的病变进程？值得高度关注。我们前期研究显示：Cx43与糖尿病肾脏纤维化具有一定的关联性；上调Cx43能够抑制高糖诱导的GMCs活性氧的产生，并上调Nrf2调控的抗氧化应激蛋白HO-1和SOD1的表达, 且与酪氨酸激酶c-Src有一定关联。基于此，本项目拟通过系统研究Cx43对模型细胞与模型动物肾组织中FN等炎性、纤维化成分的影响，明确Cx43对糖尿病肾脏纤维化的作用；从Nrf2/ARE信号通路探讨Cx43介导糖尿病肾脏纤维化的分子机制，为将Cx43作为抗糖尿病肾脏纤维化新靶点提供实验依据。

糖尿病肾病，是糖尿病主要的微血管病变之一，是导致终末期肾脏病变的主要原因，肾小球系膜细胞（glomerular mesangial cells, GMCs）是肾脏的主要功能细胞。在糖尿病状态下，GMCs中胶原成分和纤维连接蛋白（fibronectin, FN）等细胞外基质的大量积聚，纤维化细胞因子的合成表达增加，导致系膜区的扩张，最终介导肾脏纤维化的病理改变。DN发病机制复杂，其中多因素所致的肾脏氧化应激的增加是糖尿病肾脏纤维化的主要发病机制之一已逐渐成为共识。我们前期研究发现，在糖尿病状态下，肾脏细胞缝隙连接蛋白43（Connexin43, Cx43)的蛋白水平下调，进而促进糖尿病肾脏纤维化进程。上调Cx43的蛋白水平，能延缓、阻止糖尿病肾脏纤维化的病理进程中。已有研究报道，在糖尿病状态下，Nrf2/ARE信号通路通过对抗氧化应激发挥了抗纤维化作用，延缓了糖尿病肾病的进程。.介于以上背景，我们拟探索在糖尿病状态下，肾脏中Cx43蛋白的下调是否通过激活c-Src，促进c-Src通过与Nrf2相互作用，诱导其酪氨酸磷酸化，从而加速了糖尿病肾脏组织中Nrf2的出核和降解过程，减弱了其对抗氧化应激的作用，最终加剧了糖尿病肾脏纤维化进展。而上调Cx43的蛋白量，是否能逆转上述过程。.我们的研究发现：1.在糖尿病动物肾脏组织中Cx43的表达降低，c-Src的活性升高；2.GMCs中过表达Cx43可以抑制FN、TGF-β和ICAM-1的蛋白表达；3.GMCs中Nrf2/ARE信号通路在高糖刺激下适应性升高；4.GMCs中Cx43通过激活Nrf2/ARE信号通路从而减少高糖诱导的活性氧的增加；5.高糖刺激的GMCs中，抑制c-Src的活性可以促进细胞核中Nrf2蛋白含量的增加；6.高糖刺激的GMCs中过表达Cx43可以抑制c-Src的活性，减少c-Src和Nrf2之间的相互作用。.我们的研究结果提示，GMCs中Cx43可以通过抑制c-Src的活性，从而激活Nrf2/ARE信号通路，减少活性氧的含量，最终减少FN、TGF-β和ICAM-1的蛋白表达，从而改善糖尿病肾病纤维化进程。我们的研究为将Cx43作为抗糖尿病肾病的治疗靶点提供了重要实验数据。