IRAK-M阻断炎症级联反应介导的“二次打击”在缺血预适应保护急性肾缺血再灌注损伤中的作用及机制研究

Although it is an indisputable fact that ischemic preconditioning could protect the kidney from ischemia-reperfusion injury, its clinical application is very limited because of the unknown molecular mechanism. Recent studies have demonstrated that damage-associated molecular patterns (DAMPs), released from renal parenchymal cells during ischemia/reperfusion (I/R) injury, mediated inflammatory cascade plays a key role in the development of acute renal ischemia reperfusion injury (ARIRI). Based on our pre-experiment results and comprehensive reading, we hypothesize that ischemic preconditioning could upregulate IRAK-M by activating the transcription factor HIF-1α via PI3K/Akt signaling, thereby protecting renal I/R injury by breaking the DAMPs-mediated inflammatory cascade via inhibiting TLR signaling pathway. In this study, we apply improved ischemic preconditioning animal model, hypoxia cell culture, in vitro stimulation of macrophages, and macrophages infusion, to clarify the role and molecular mechanism of IRAK-M blocking inflammatory cascade mediated "secondary hit" in ischemic preconditioning protecting acute renal ischemia-reperfusion injury through molecular, cell to animal levels. This study explores the potential mechanism of ischemic preconditioning from the perspective of the inflammatory cascade and provides a new theoretical basis for future clinical application.

缺血预适应可以保护急性肾缺血再灌注损伤（ARIRI）已是不争的事实，但是，其保护ARIRI的潜在分子机制不明确而限制了其临床应用。近年来证实，缺血再灌注（I/R）损伤时肾实质细胞死亡释放出损伤相关分子模式（DAMPs）介导的炎症级联反应“二次打击”是ARIRI的重要机制。在全面阅读文献和预实验的基础上，我们提出：缺血预适应可以通过PI3K/Akt激活转录因子HIF-1α，使IRAK-M表达上调而抑制TLR通路，从而打破DAMPs介导的炎症级联反应，保护肾I/R损伤。为此，本研究采用改良的缺血预适应动物模型、低氧细胞培养、体外刺激巨噬细胞及巨噬细胞回输等方法，从分子水平、细胞水平及动物水平阐明IRAK-M阻断炎症级联反应介导的“二次打击”在缺血预适应保护ARIRI中的作用及分子机制。本研究从炎症级联反应角度入手探索缺血预适应的潜在机制，为其临床应用提供新的理论依据。

过度激活的天然免疫信号TLR介导的失控性炎症是肾脏缺血再灌注(IR)损伤的关键，而IRAK-M是负性调控TLR信号的重要分子。研究发现，缺血预适应（IP）过程中，IRAK-M表达显著上调，因此，我们提出IRAK-M可能是IP保护肾脏IR损伤的靶点。通过IRAK-M基因敲除/敲减技术，在动物和细胞的IP保护和/或IR损伤模型中，评价IRAK-M参与IP保护的生物学效应及其分子机制。通过本课题三年的研究：1）明确了IRAK-M及PI3K/Akt、HIF-1α在IP或IR过程中表达及活化特点，发现它们与肾脏损伤程度、TLR信号通路、炎症反应之间存在高度负相关；2）发现PI3K/Akt和HIF-1α参与上调IRAK-M mRNA和蛋白的表达，且这种上调的IRAK-M基因表达，部分参与IP抑制肾脏IR损伤和TLR信号介导的炎症反应；3）发现PI3K/Akt-HIF-1α-IRAK-M信号在肾脏IR早期也被激活或上调，而阻断这一信号明显加重肾脏IR损伤和炎症反应；4）发现IRAK-M通过促进ASK1的泛素化，抑制JNK/P38/NF-kB的活化，减轻炎症反应，保护肾脏IR损伤；5）发现抗炎脂质分子LXA4及体内代谢物衣康酸(Itaconate)能诱导IRAK-M的表达，参与肾脏IR损伤的保护；6）值得注意的是，通过动物IRAK-M基因敲除可以逆转IP对IR的保护，但只是通过抑制IRAK-M mRNA的转录，并不能逆转IP对IR的保护，且IRAK-M蛋白表达也并不显著减少。通过本课题的研究，一方面证实IRAK-M不仅参与IP保护，同时，也是IR过程中独立的负反馈分子，另一方面PI3K/Akt-HIF-1a部分参与IRAK-M的保护作用结果，揭示IP发生机制的复杂性。总之，本研究为全面探明IP保护的分子机制，以及针对IRAK-M为靶点防治肾脏IR损伤的药物开发提供实验依据。