高糖诱导肾小管上皮细胞间质转化在草酸钙肾结石发病中的作用及机制研究

Nephrolithiasis has become a worldwide health hazard, and higher risk of kidney stones in patients with diabetes. However, few data have been published regarding whether there is a potential link between diabetic nephropathy and kidney stone formation. Based on our previous finding that high glucose-induced epithelial-mesenchymal transition (EMT) in renal tubular can significantly enhance the adhesion of calcium oxalate crystals to cells in vitro, and adhesion of calcium oxalate crystals on the renal tubular epithelial cell surface is a crucial mechanism for kidney stone formation; by inducing rat and mouse models of diabetic nephropathy to form calcium oxalate kidney stones, we found the formation of nephrolithiasis and kidney EMT was positively correlated. Accordingly, we hypothesize a potential mechanism that high glucose-induced renal tubular EMT promotes calcium oxalate kidney stone formation by adjusting the crystal-cell interactions. To confirm this hypothesis, this study based on previous work in the use of RNA interference, cell membrane potential assay and flow cytometry, further demonstrated how high glucose-induced tubular EMT regulation crystal-cell adhesion associated biological macromolecules, cell membrane potential, cell phagocytic properties, and thus affect the specific mechanism of calcium oxalate kidney stone formation. This work will elucidate new perspectives of the pathogenesis in calcium oxalate nephrolithiasis, and provide a novel target for the prevention and treatment of renal stone.

肾结石已成为危害人类健康的主要疾病，糖尿病患者肾结石的患病风险更高，而糖尿病患者的肾脏病变与肾结石发病之间是否存在潜在关联，目前尚无研究报道。前期研究发现，高糖诱导肾小管上皮细胞间质转化（EMT）能够显著增强细胞对草酸钙晶体的粘附作用，而晶体与肾小管上皮细胞粘附固定是草酸钙肾结石形成的关键环节；通过对糖尿病肾病的大鼠和小鼠模型诱发草酸钙肾结石，发现肾脏的EMT改变与肾结石的形成呈正相关。据此，我们推测高糖诱导的肾小管EMT改变通过调节晶体-细胞相互作用，从而促进草酸钙肾结石形成。为证实该假说，本课题在前期工作基础上，利用RNA 干扰、细胞膜电位测定、流式细胞术等技术，进一步论证高糖诱导肾小管EMT如何调控晶体-细胞粘附相关的生物大分子、细胞膜表面电位、细胞吞噬能力，并进而影响草酸钙肾结石形成的具体机制。本研究将从新的视角阐明草酸钙肾结石的发病机制，为其有效防治提供新思路和药物作用的新靶点。

肾结石已成为危害人类健康的主要疾病，糖尿病患者肾结石的患病风险更高，而糖尿病患者的肾脏病变与肾结石发病之间是否存在潜在关联，目前尚无研究报道。前期研究发现，高糖诱导肾小管上皮细胞间质转化（EMT）能够显著增强细胞对草酸钙晶体的粘附作用，而晶体与肾小管上皮细胞粘附固定是草酸钙肾结石形成的关键环节；通过对糖尿病肾病的大鼠和小鼠模型诱发草酸钙肾结石，发现肾脏的EMT改变与肾结石的形成呈正相关。据此，我们推测高糖诱导的肾小管EMT改变通过调节晶体-细胞相互作用，从而促进草酸钙肾结石形成。为证实该假说，本课题在前期工作基础上，利用RNA 干扰、细胞膜电位测定、流式细胞术等技术，进一步论证高糖诱导肾小管EMT如何调控晶体-细胞粘附相关的生物大分子、细胞膜表面电位、细胞吞噬能力，并进而影响草酸钙肾结石形成的具体机制。首先，通过多个时间点的重复验证，我们在体外细胞学实验进一步明确了高糖诱导肾小管上皮细胞EMT改变程度与细胞对晶体粘附能力的效应关系。此外，我们还发现通过靶向干预肾小管上皮细胞的Snail1表达，可以显著影响肾小管上皮细胞对晶体的粘附能力。同时，本研究通过STZ大鼠的动物实验进一步明确了糖尿病肾病的肾脏EMT改变程度与肾结石形成的效应关系。我们发现通过RNA干预肾小管上皮细胞OPN、CD44和HAS1的表达，并不能对晶体-细胞粘附作用产生显著的影响，敲除组与未敲除组之间晶体粘附数量和面积没有显著的差异。高糖诱导肾小管EMT会通过影响肾小管上皮细胞的磷脂酰丝氨酸（PS）分布进而影响细胞膜电位，促进草酸钙晶体的粘附聚集。此外，本研究还发现高糖会与草酸通过协同作用，加强肾组织的氧化应激损伤，进而加速草酸钙肾结石的形成。总的来说，本研究将从新的视角阐明草酸钙肾结石的发病机制，为其有效防治提供新思路和药物作用的新靶点。