NAD+/SIRT1在糖尿病小鼠急性肾损伤易感性中的作用及机制研究

Acute kidney injury is a common critical condition. It is documented that diabetes mellitus is associated with increased morbidity and poor outcome of AKI. The molecular mechanism by which the diabetic kidney becomes more susceptible to acute injury has not been completely elucidated. Preliminary data showed NAD+ and SIRT1 were decreased in the diabetic kidney. Previous study of ours suggested NAD+ decline was associated with increased vulnerability to kidney damage. Further study revealed that NAD+ served as substrate of SIRT1 and played an important role in renal response to stress and repair by regulating SIRT1 activity. Thus we speculated down-regulation of NAD+/SIRT1 contributes to the susceptibility of diabetic mice to AKI. In this study, we will explore the underlying mechanism both in vivo and in vitro and test the therapeutic effect of NAD+ precursor, thus providing new insights into precise management of AKI and also regulation of metabolic distress and stress response.

急性肾脏损伤是临床常见的急重症。流行病学调查表明糖尿病是AKI的危险因素之一，且肾脏预后差，其机制尚不明了。我们最近的研究发现糖尿病动物肾脏中NAD+及SIRT1明显下调。我们前期实验还提示代谢中间产物NAD+的水平下降与肾脏损伤的易感性相关，进一步研究发现肾脏NAD+可以作为SIRT1底物，调节SIRT1活性进而参与肾脏对损伤的应激反应，参与肾脏损伤的修复。我们推测高血糖所致的NAD+/SIRT1可能参与了糖尿病患者AKI易感性的增加。本项目拟联合体内及体外实验，利用分子生物学及细胞生物学的研究手段明确糖尿病时肾脏中NAD+代谢系统与AKI易感性的关系及相关机制；验证NAD+前体物质NMN对糖尿病小鼠急性肾损伤的治疗作用。该研究将有助于进一步理解生物体串联能量代谢感知与损伤应对的精密调节机制，同时能够为急性肾损伤的精准化药物治疗提供新的思路。

急性肾脏损伤（AKI）是临床常见的急重症，在住院病人中的发生率可高达18%。对我院接受大剂量MTX化疗的患者及接受肝移植的患者临床资料进行统计分析后发现糖尿病是其发生AKI的重要独立危险因素，然而糖尿病所致AKI易感性机制尚不明了。我们前期研究中发现NAD+/SIRT1是一种肾脏保护因子，而糖尿病动物肾脏中NAD+及SIRT1明显下调。NAD+从头合成途径近来被认为可以影响NAD+的含量参与调节组织的损伤应激。本研究中发现不论是小鼠还是人的肾脏中，NAD+从头合成途径的关键酶均有丰富的表达，且集中表达于对缺血缺氧毒物最为敏感的近段肾小管上皮细胞内。HAAO是NAD+从头合成途径关键酶之一，可将3-HAA转化生成QA，而QA是从头合成途径生成NAD+的最后一步。无论在是糖尿病小鼠还是糖尿病患者的肾脏中，研究发现HAAO的表达均下降。在我院接受大剂量MTX化疗的患者及接受肝移植的患者这两个不同的独立的AKI患者队列研究中发现，后续发生AKI的患者较不发生AKI的患者，其尿液QA显著下调，3HAA显著升高，提示HAAO活性减低。进一步统计分析显示，尿液QA/3HAA具有预测AKI的功能。由此可见，本研究从实验动物结果出发，在人的肾脏组织及尿液标本中进一步研究，结果提示NAD+代谢产物具有AKI的预测价值，NAD+代谢酶HAAO是潜在的AKI治疗干预靶点，具有临床转化价值。