Epac1在巨噬细胞介导DKD小管及间质免疫炎症损伤中的作用与机制探讨

Diabetic kidney disease (DKD) is the main cause of end stage renal disease. However, the pathogenesis of DKD is not fully clarified. Recent studies demonstrated that immune inflammation plays a key role in the pathogenesis and progression of DKD. Notably, the effect of macrophage on the tubulointerstitial injury in DKD was paid more attention, but the mechanism by which macrophage involved in this process remained unknown. Epac1 is a guanine nucleotide exchange factor of cAMP, which can activate small molecules G protease Rap1. It has been showed that Epac1 modulates cell adhesion, differentiation, proliferation and apoptosis. And it also plays an important role in the regulation of macrophage migration, activation, inflammatory cytokine secretion and phagocytosis as well. Previous study in our lab suggested that Epac/Rap1 can protect mitochondrial injury of tubular cells induced by high glucose (Diabetes, 2014) and found that Epac1 may regulate the immune inflammation damage of kidney cells modulated by macrophage under diabetic condition. On this basis, in this project, we will further investigate the effect of Epac1 on macrophage migration, activation, inflammatory cytokine secretion and phagocytosis under DKD condition, and observe the relationship between macrophage activation and tubulointerstitial damage in DKD. The aim of this subject is to illustrate a crucial role of Epac1 in the inmunne inflammation injury and its mechanism in DKD, and it will provide a new light about the pathogenesis and potential therapeutic target for DKD.

糖尿病肾病(DKD)是导致ESRD的主要原因，其发病机制尚不完全清楚。近期研究证明免疫炎症在DKD发病中起重要作用，其中巨噬细胞（MΦ）在DKD小管间质损伤中作用更加突出，但其机制尚待阐明。Epac1是cAMP激活小分子G蛋白酶Rap1的鸟嘌呤核苷酸交换因子，参与细胞粘附、分化、增殖与凋亡等，并在介导MΦ募集、活化、炎性因子分泌及吞噬中也起重要作用。申请人以往研究提示Epac/Rap1可保护高糖诱导的小管细胞线粒体损伤（Diabetes 2014），并初步发现Epac1可能调节DKD状态下MΦ介导的肾组织细胞炎症损伤。本项目继续以往研究，采用细胞分子生物学等技术，体内外研究Epac1在MΦ浸润、激活，分泌炎症因子、吞噬中的作用与机制，并探讨其与DKD小管及间质损伤关系，以确立Epac1在DKD免疫炎症损伤中的关键作用，阐明DKD免疫炎症损伤新机制，为DKD发病机制研究提供新思路与防治靶点。

糖尿病肾脏疾病（DKD）是引起ESRD的最主要病因，发病机制复杂，目前尚不完全清楚。近年认为：巨噬细胞介导的免疫炎症可能在其发病中起关键作用。在本项目的资助下，我们围绕线Epac1在巨噬细胞介导DKD小管及间质免疫炎症损伤中的作用与机制展开了系列研究， 主要包括观察Epac1对DKD巨噬细胞募集与激活、炎症小体和炎症因子表达、小管损伤和间质纤维化的影响，探讨Epac1在糖尿病状态下，对巨噬细胞活化、炎症因子表达的分子调控机制，并体内研究Epac1对DKD巨噬细胞介导的肾组织免疫损伤的作用与分子机制。结果发现：Epac1对DKD小鼠尿蛋白排泄、小管损伤和间质纤维化具有保护作用，并明显减轻DKD小鼠肾组织免疫炎症和氧化应激，Epac1体内干预DKD小鼠肾小管组织单核细胞趋化因子（MCP-1）表达明显抑制，肾组织巨噬细胞，主要是M1型巨噬细胞浸润减少，巨噬细胞活化受抑制。MCP-1作为巨噬细胞募集的重要细胞因子，研究发现在高糖状态下，调控MCP-1的因子STAT3磷酸化水平表达增加，出现核转位，而Epac1可抑制高糖诱导的STAT3磷酸化；进一步研究发现，SOCS3过表达可抑制小管细胞STAT3磷酸化和下游因子MCP-1表达，而SOCS3敲除后，促进高糖诱导的小管细胞STAT3磷酸化和MCP-1表达。另外，研究发现，EPAC1可回复高糖诱导的肾小管细胞CEBP-β表达和核定位，而EPAC1敲除后降低CEBP-β的表达和核转位；而CEBP-β1抑制后部分阻断EPAC1对高糖诱导的小管细胞SOCS3、STAT磷酸化和MCP-1的表达作用。研究尚表明Epac1通过调控SIRP-α/CD47，增强DKD巨噬细胞的吞噬功能。双池培养技术证实了EPAC1可抑制高糖诱导的小管细胞MCP-1分泌，减轻巨噬细胞迁移。提示Epac1通过C/EBP-β/SOCS3/MCP-1调节DKD肾组织免疫炎症。另外，研究发现异位脂肪沉积参与DKD肾组织炎症；他克莫司通过NFAT1/TRPC6减轻DKD肾组织免疫炎症。在该项目的资助下，共发表研究论文18篇，其中SCI论文14篇，中华肾脏病杂志4篇。副主编《临床肾脏病学》，获得16届亚太肾脏病会议Best poster Award和2019年中华肾脏病学术年会优秀壁报奖，美国ASN会议交流1次，2020国际肾脏病会议（ISN）已录取壁报2篇。