1,25-(OH)2VD3对mTOR介导的早期糖尿病肾病的干预及保护作用研究

Vitamin D deficiency has been shown to impair insulin synthesis and secretion in humans and in animal models of diabetes, playing an important role in the development of type 2 diabetes.The internal environment disorder in diabetes causes excessive activation of mTOR signal pathway, which mediates renal cell dysfunction, and further aggravates vitamin D deficiency. Vitamin D deficiency decreases the expression of DNA-damage-inducible transcript 4 (DDIT4, an important negative regulator of mTOR), which leads to further activation of mTOR signal pathway and mediates the damage of kidney. This may be an important pathogenesis mechanism of diabetic nephropathy (DN). In this study, we will first investigate the effects of 1,25-(OH)2VD3 on hyperglycemia-induced cell proliferation, hypertrophy and intracellular signaling pathway in cultured mouse glomerular epithelial cell and mesangial cell. Then we will verify the protective effects of 1,25-(OH)2VD3 on early DN and detect the activation level of mTOR pathway in type 2 diabetes KKay mice which are infected with a recombinant adenovirus vector encoding mouse DDIT4 SiRNA or VDR SiRNA. This project aims to explore the pathogenesis of DN from a new perspective and provide new ideas on the prevention and treatment of DN.

新近研究发现，维生素D缺乏导致胰岛素分泌和作用障碍促进糖尿病的发生及发展。糖尿病时机体内环境紊乱导致雷帕霉素靶蛋白(mTOR）过度激活并介导肾脏细胞功能紊乱，由此进一步加重维生素D缺乏。维生素D缺乏致其所诱导的DNA损伤诱导转录因子4（DDIT4）表达减少，DDIT4是mTOR重要负性调节因子，其表达减少进一步加剧mTOR信号通路异常激活及其介导的肾脏损伤，这可能是糖尿病肾病（DN）发生的重要机制。本课题首先在体外观察1,25-(OH)2VD3对肾小球上皮和系膜细胞增殖及肥大的影响并探讨其机制；然后通过构建小鼠DDIT4 SiRNA和VDR SiRNA重组腺病毒载体，感染2型糖尿病KKay小鼠，观察1,25-(OH)2VD3干预情况下对mTOR信号通路激活的影响及对肾脏的保护作用，旨在从一个新的角度探讨DN的发病机制，并为DN的防治提供新的思路。

糖尿病肾病（DN）是糖尿病最常见最严重慢性并发症和死亡原因之一。如何有效的干预早期糖尿病肾病，延缓其向终末期肾病发展系目前DN防治亟待解决的关键问题。本项目主要针对1,25（OH）2VD3对mTOR介导的早期糖尿病肾病的干预及保护作用进行深入研究，包括体外实验及糖尿病肾病大鼠体内实验2部分。首先在体外培养大鼠肾小球系膜细胞，观察其在高糖状态下mTOR介导的细胞增殖及细胞外基质蛋白合成分泌情况，以及在应用1,25（OH）2VD3干预情况下上述细胞DDTT4-mTOR通路活化状况、细胞增殖与细胞外基质蛋白合成分泌变化；然后构建大鼠DDTT4 SiRNA和VDR SiRNA重组腺病毒载体，转染入早期DN大鼠体内，观察1,25（OH）2VD3干预情况下mTOR信号通路激活情况及对早期糖尿病肾病的干预及保护作用。取得以下创新性成果：1）率先在国内外证实1,25(OH)2D3可能是通过抑制早期糖尿病肾病的肾脏细胞增殖，延缓糖尿病肾病的进展。维生素D受体沉默后1,25(OH)2D3对肾小球系膜细胞增殖抑制作用消失，提示维生素D受体功能的失调参与糖尿病肾病的发生发展；2）1,25(OH)2D3能够有效降低早期糖尿病肾病大鼠的尿蛋白排泄，有效地减小其总肾体积、平均肾小球体积及肾小球基底膜厚度，改善及延缓糖尿病肾病的病理发展，且此效果可能依赖于与其维生素D受体（VDR）的结合，1,25(OH)2D3对糖尿病肾病的保护作用可能是通过DDIT4/TSC2/mTOR信号通路介导的；3）首次证实1,25(OH)2D3通过调节PARP1/SIRT1/mTOR通路干预糖尿病心肌病心肌肥大、间质纤维化、心功能减退及炎症浸润，可能为糖尿病心肌病的预防和治疗提供新思路；4）证明自噬可能参与1,25(OH)2VD3对糖尿病大鼠心脏结构和功能的改善作用；5）klotho蛋白可降低棕榈酸诱导的人视网膜内皮细胞的凋亡及活性氧的产生，且该作用与其激活PI3K/Akt信号通路有关。以上研究成果已受到国内外学术届的关注，并荣获中华医学科技奖二等奖。