基质Gla蛋白通过抑制TGF-beta信号通路在百草枯中毒肾损伤中起保护作用

百草枯(PQ)中毒死亡率高，死因以往认为是呼吸衰竭，然PQ致急性肾损伤发生率极高，肾功能损伤程度与患者预后直接相关。肾损伤导致PQ清除减少，将加重肺损伤，增高死亡率。故阐明PQ致肾损伤机制是提高抢救成功率的另一关键。前期采用新型全转录本基因芯片检测了PQ中毒小鼠肾组织的全基因全转录表达谱,经生物信息学技术分析确立 基质Gla蛋白（MGP）是触发肾损伤的核心调控基因，TGF-beta信号通路是PQ中毒肾损伤的核心通路；MGP是该通路的最上游调控基因；PCR和Western Blot证实MGP肾组织表达增高；结合MGP和TGF-beta的研究成果，我们提出：MGP通过抑制TGF-beta信号通路在百草枯中毒肾损伤中起保护作用。为此，拟结合细胞、动物实验和PQ中毒患者血液和尿样本系统研究MGP在PQ中毒肾损伤的作用及其与TGF-beta 信号通路的关系。为临床防治PQ中毒肾损伤提供了新线索。

线粒体功能障碍在细胞坏死、凋亡和急性肾损伤（AKI）的发展中有举足轻重的作用。有证据表明，糖原合成酶激酶（GSK）3β在多个信号通路中参与调控线粒体通透性转换（MPT）。在体外培养的肾小管上皮细胞线粒体，检测到GSK3β散在分布。免疫共沉淀实验证实GSK3β与亲环素F和电压依赖性阴离子通道（VDAC）存在相互作用。提示GSK3β可能通过磷酸化作用，参与了MPT的调控。促氧化作用的除草剂百草枯，可使氧化还原敏感的GSK3β活动显著提高。并伴有亲环蛋白F和VDAC磷酸化的增多，进而导致MPT孔的开放、细胞死亡。通过选择性GSK3β抑制剂（TDZD-8）或GSK3β缺失突变体可降低百草枯诱导亲环素F和VDAC的磷酸化，减少MPT孔的开放，提高细胞活力。相反，GSK3β异常表达的突变株细胞，百草枯可导致显著的亲环素F和VDAC的磷酸化，从而引起MPT的开放、细胞死亡。在体内，百草枯注射引起了肾脏的显著的氧化应激，表现为急性肾功能损害和大量的肾小管细胞凋亡和坏死。与体外研究结果一致，在百草枯所致肾损伤后，GSK3β活性增强，并导致亲环蛋白F和VDAC磷酸化增加，进而导致MPT孔的开放。TDZD-8可阻断肾脏GSK3β活性，减轻亲环素F和VDAC磷酸化，减少MPT孔的开放，最终减少肾小管上皮细胞死亡，从而改善百草枯所致的的AKI。我们的依据表明，可通过调节氧化还原敏感的GSK3β活性影响MPT孔的开放，从而在AKI肾小管损伤中具有调节作用。