谷氨酰胺代谢调控巨噬细胞活化状态在肾间质纤维化中的作用及其机制研究

Macrophage polarization is closely related to the progression of renal interstitial fibrosis, which is regulated by metabolism reprogramming. Glutamine (Gln) metabolic disorder is involved in the process of renal fibrosis. Our previous data have confirmed that Gln deficiency can inhibit the activation of M2 macrophage, without affecting the activation of M1 macrophage. Other recent studies have found that glutamine metabolism regulates M2 activation by phosphorylation of ATP-citrate lyase serine 455(ACYL S455) through Akt-mTORC1 pathway, while amino acid deficiency inhibits M2 macrophage activation. Therefore, we hypothesize that the activation of M2 macrophage regulated by Gln metabolic disorder is the important mechanism in the progression of renal interstitial fibrosis, and ACYL S455 may be the key metabolic regulatory site. This project will try to clarify the mechanisms of M2 macrophage activation regulated by glutamine metabolic disorder through Akt-mTORC1 and the key role of ACYL S455 in this process, which will provide the experimental evidence for the new therapeutic strategies of renal fibrosis.

肾组织内巨噬细胞亚型活化与肾间质纤维化进展密切相关，受代谢改变的调控。谷氨酰胺(Gln)代谢紊乱参与纤维化进程。申请者的前期研究证实：Gln缺乏可导致巨噬细胞M2型活化障碍，而不影响M1型活化。近期其他学者发现：Akt-mTORC1可感知谷氨酰胺丰度，通过磷酸化ATP-柠檬酸裂解酶丝氨酸455位点(ACYL S455)上调酶活性，调控M2型活化；而氨基酸缺乏则抑制M2型活化。由此我们提出：Gln代谢紊乱调控M2型巨噬细胞活化是肾间质纤维化进展的重要机制，而ACYL S455极可能是其中的关键代谢调控位点。本项目拟从临床、动物、细胞三个层面，结合基因工程小鼠、底物模仿多肽、点突变等技术，阐明Akt-mTORC1感知Gln代谢紊乱调控巨噬细胞M2亚型活化的分子机制，明确ACYL S455是其中的关键位点，为从氨基酸代谢角度出发探索肾间质纤维化精准治疗新策略提供实验依据。

巨噬细胞亚型活化在肾间质纤维化中发挥着重要作用，并且巨噬细胞的活化受到代谢水平的调控。本研究旨在阐明谷氨酰胺代谢紊乱参与调控肾间质纤维化的进展，以及Akt-mTORC1感知谷氨酰胺代谢紊乱调控巨噬细胞M2亚型活化的分子机制。我们通过免疫组化、masson染色等方法，发现在UUO动物模型中，抑制谷氨酰胺代谢能抑制肾间质纤维化的进展，同时能减少肾间质中M2型巨噬细胞的表达，而对M1型巨噬细胞的表达没有影响。在体外细胞实验中，我们通过免疫印迹、流式细胞术、qPCR等方法证实，抑制谷氨酰胺代谢会抑制M2型巨噬细胞的活化。我们通过外源性添加Akt抑制剂MK2206和mTORC1抑制剂Rapamycin等方法证实，谷氨酰胺代谢促进M2型巨噬细胞的活化依赖于Akt-mTORC1通路的激活。此外，我们也探究了谷氨酰胺代谢在成纤维细胞激活过程中的作用，发现在成纤维细胞激活过程中谷氨酰胺代谢关键酶GLS1的表达显著升高，抑制谷氨酰胺代谢能够抑制肾脏成纤维细胞的增殖、激活、迁移。本研究表明谷氨酰胺代谢可通过Akt-mTORC1通路促进M2型巨噬细胞的活化，抑制谷氨酰胺代谢能抑制M2型巨噬细胞活化及成纤维细胞激活，改善肾脏纤维化，为从氨基酸代谢角度干预肾脏纤维化提供了实验依据以及新的治疗靶点。