线粒体TRAP1抑制肾小管上皮细胞凋亡在肾间质纤维化中的作用机制研究

TIF (tubulointerstitial fibrosis) is a typical pathological change in end-stage renal disease, and renal tubular epithelial cell apoptosis accelerates progression of TIF. Studies demonstrate that inhibition of renal tubular epithelial cell apoptosis is beneficial for amelioration of TIF. However, effective interventions are insufficient. TNF receptor-associated protein 1 (TRAP1)，as a heat shock protein plays an important role in cell apoptosis. Our preliminary studies indicate that TRAP1 inhibited apoptosis of HK2 cell induced by TGF-β1, suggesting the anti-apoptotic effect of TRAP1 in renal tubular epithelial cell apoptosis and this effect may be correlated with mitofilin. Therefore, hypothesis will be verified by in vivo and in vitro studies: Overexpression of TRAP1 is capable of mitofilin stability in renal tubular epithelial cell. Mitochondria are protected, and mitochondrial apoptotic signaling pathway is inhibited. Thus, it reduces renal tubular epithelial cell apoptosis, and subsequently protects renal tubules and ameliorates TIF. The key molecular mechanisms of renal tubular epithelial cell apoptosis inhibited by TRAP1 will be elucidated so as to determine its target, which provides new theoretical and experimental foundation for TIF treatment.

肾小管间质纤维化（TIF）是慢性肾脏病（CKD）后期共有的病理学特征，肾小管上皮细胞凋亡是促进TIF发生的重要因素。研究显示，抑制肾小管上皮细胞凋亡有助于减轻TIF，但目前缺乏有效手段。肿瘤坏死因子受体相关蛋白1（TRAP1）作为一种热休克蛋白在细胞凋亡中发挥重要作用。我们预实验结果显示：TRAP1拮抗TGF-β1引起的HK2细胞凋亡，提示TRAP1发挥抗肾小管上皮细胞凋亡作用，这一作用可能与线粒体mitofilin相关。因此，本项目拟从整体动物和离体细胞水平验证科学假说：TIF发生过程中，提高TRAP1的表达有利于稳定肾小管上皮细胞线粒体mitofilin的水平，保护线粒体，抑制线粒体介导的细胞凋亡信号传导通路，减少肾小管上皮细胞凋亡，保护肾小管，减轻TIF。从而揭示TRAP1抑制肾小管上皮细胞凋亡的关键分子机制，明确其生物学作用靶点，为临床防治TIF提供新的手段及理论依据。

肾小管间质纤维化（TIF）是慢性肾脏病（CKD）后期共有的病理学特征，TIF的严重程度对CKD预后有决定性影响。肾小管上皮细胞凋亡是TIF的一个重要特征，肾小管上皮细胞凋亡导致肾小管萎缩，肾小管正常功能受损，促进TIF进展。线粒体凋亡途径是最普遍的凋亡机制，线粒体在其中发挥关键作用。研究肾小管上皮细胞线粒体介导的凋亡信号传导通路在TIF中的分子机制，寻找有效的抗凋亡分子，有助于减轻肾小管损伤，延缓CKD进展。肿瘤坏死因子受体相关蛋白1（TRAP1）是一个主要定位于线粒体，分子量75KDa的分子伴侣，属于热休克蛋白90家族，既往研究显示，其在肿瘤细胞凋亡和转移中发挥重要作用，但是在肾脏中未见相关报道。我们建立单侧输尿管梗阻（UUO）小鼠模型，并构建TRAP1-GFP慢病毒载体，通过尾静脉注射至小鼠体内，14天后取材，GFP标记的慢病毒载体可到达肾小管上皮细胞，TRAP1能够改善肾间质纤维化，抑制TGF-β1、α-SMA、Fibronectin等纤维化蛋白的表达，TUNEL染色显示TRAP1注射后减少肾小管上皮细胞凋亡，抑制线粒体向胞浆释放AIF和cyto-c，下调Bax、Bid、caspase-3、caspase-9等凋亡相关蛋白的表达，TRAP1能够减轻肾小管上皮细胞线粒体结构，维持线粒体ATP、膜电位和mtDNA拷贝数，抑制活性氧（ROS）生成，稳定线粒体内膜蛋白mitofilin的表达。我们在体外细胞研究中，使用TGF-β1诱导人近端肾小管上皮（HK2）细胞发生上皮细胞-间充质转化（EMT）和凋亡，构建TRAP1慢病毒过表达和干扰质粒作用于HK2细胞，结果显示TRAP1能够抑制细胞发生EMT，减少细胞凋亡，维持细胞线粒体结构和功能。以上结果证实TRAP1能够稳定肾小管上皮细胞mitofilin的表达，保护线粒体正常结构，维持线粒体正常功能，减少肾小管上皮细胞凋亡，保护肾小管，减轻肾间质纤维化。初步阐明了TIF进展中TRAP1抑制肾小管上皮细胞凋亡的分子机制，为将TRAP1作为新的干预靶点应用于TIF治疗中提供新的理论依据。