巨噬细胞TLR4/MyD88/NF-κB信号通路在挤压综合征致急性肾损伤的作用机制研究

Crush syndrome is a common cause of AKI, and the major pathogenesis involves rhabdomyolysis which is induced by myocytes damage after sustained muscular compression. Myoglobin is a culprit in this disease, however, the mechanism of AKI in crush syndrome remains unclear. Macrophage mediated immune inflammatory response plays a key role in AKI. In Our previous study, we found infiltration of macrophages, along with markedly TLR4 expression, in the kidney models of AKI caused by crush syndrome. Besides, TLR4/NF-κB signaling pathway in macrophage and inflammatory factors were upregulated. Thus, we hypothesize that the proliferating myoglobin can activate macrophage through TLR4/MyD88/NF-κB signaling pathway and stimulate immune inflammatory reaction in AKI caused by crush syndrome, which leads to the injury and apoptosis of renal tubular epithelial cell. In the current study, in vivo (knockout mice) and in vitro (primary cell and siRNA gene silencing) approaches will be performed to verify the role of TLR4/MyD88/NF-κB signaling pathway and its downstream inflammatory factor in the pathogenesis of AKI caused by crush syndrome, in the hope of providing a novel theoretical evidence.

挤压综合征是急性肾损伤（AKI）的常见病因，主要的病理生理改变是肌肉受到长期挤压后所导致的横纹肌溶解，肌红蛋白是其致病的关键蛋白，而确切的发病机制目前尚未完全阐明。巨噬细胞作为体内重要的免疫炎症细胞，既往发现其介导的免疫炎症反应在AKI的发生发展中可能发挥着重要作用。在我们挤压综合征致AKI的前期研究中，已经发现巨噬细胞在肾组织的明显浸润以及TLR4/NF-κB信号通路和炎症因子表达的上调。因此我们提出以下科学假说：挤压综合征中激增的肌红蛋白可通过TLR4/MyD88/NF-κB经典的信号通路激活巨噬细胞，参与AKI的免疫炎症反应，从而导致肾小管上皮细胞的损伤和凋亡。本项目通过体内外实验相结合，采用基因敲除、原代细胞培养及siRNA基因沉默等技术，探讨巨噬细胞TLR4/MyD88/NF-κB及其下游炎症因子在挤压综合征致AKI中的作用机制，为临床救治提供新的理论及实验依据。

挤压综合征是指四肢或躯干肌肉丰富部位长时间受到挤压，出现的以肢体肿胀、坏死，高钾血症，肌红蛋白尿以及急性肾损伤为特点的临床综合征，是AKI的常见病因之一，尤多见于战争及自然灾害之后。挤压综合征的核心环节是横纹肌溶解，肌红蛋白被认为是关键致病因子，而挤压综合征致AKI的发病机制中炎症具有重要作用。巨噬细胞、TLR4/NF-B信号通路是经典的炎症反应参与者。本项目采用体内和体外研究相结合的方法探讨了挤压综合征中肌红蛋白的致病作用：通过TLR4/MyD88/NF-B经典的信号通路激活巨噬细胞，参与挤压综合征致AKI的免疫炎症反应，从而导致肾小管上皮细胞的损伤。体内实验分别采用了TLR4、NF-B抑制剂阻断相应靶点。与对照组相比，挤压综合征组在功能学和组织学方面均表现出更严重的肾脏损伤，与巨噬细胞浸润程度呈正相关，TLR4/NF-B信号通路相关蛋白及炎症因子IL-1β、IL-6和TNF-α表达升高。而抑制剂组在肾功能和病理学方面的改变均呈现出部分逆转趋势。此外，体外实验中用肌红蛋白处理巨噬细胞，证实巨噬细胞TLR4/NF-B通路激活介导的炎症反应在肾脏损伤中起重要作用。此外，我们在脓毒症致AKI中同样验证了TLR4/NF-B介导的炎症反应对肾脏的损伤作用。基于已证实的挤压综合征致AKI的发病机制，我们还发现FABP4抑制剂BMS309403、HDAC6抑制剂23BB、漆黄素、吡喃查尔酮衍生物5b等小分子靶向药物对包括挤压综合征致AKI在内的多种原因导致的AKI均显示出良好的肾脏保护作用，涉及的机制主要包括炎症、内质网应激及凋亡等。本课题为阐明疾病的发病机制提供了重要线索，更为开发新的药物或治疗手段以保护肾功能、防止急性肾损伤提供依据，具有重要的理论意义和潜在的临床应用价值。