MSCs溶酶体转运激活巨噬细胞自噬改善糖尿病肾病作用机制的研究

The inflammatory response caused by macrophage (Mφ) infiltration is a key factor in the progression of diabetic nephropathy (DN). Several studies have found that MSCs inhibit M1 Mφ infiltration, and ameliorate renal injury in DN mice, however, the mechanism remains unclear. Based on the essential role of autophagy in Mφ polarization, we detected the effect of MSCs on Mφ autophagy. We found that lysosomal function and autophagy of Mφ was impaired under high-glucose (HG) stimuli, while MSCs treatment improved lysosome-autophagy via activating TFEB. Moreover, we also found that, in the co-culture system, HG accelerated the efficiency of lysosomal transfer from MSCs to Mφ, which may be contributing to the activation of TFEB and improvement of lysosome-autophagy in Mφ. .In this study, we will establish HG-induced Mφ model and DN model in Mφ-specific knockout of Atg7 mice to investigate whether the renal protective effect of MSCs in DN mice was dependent on Mφ lysosome-autophagy. Then based on the findings of TFEB signaling pathway and lysosomal transfer, we will further elucidate the molecular mechanism in regulation of lysosome-autophagy by MSCs via adoptive transfer of Mφ and lysosomal delivery. Our project will shed light to the clinical treatment of MSCs on DN.

巨噬细胞（Mφ）浸润引起的炎性反应是糖尿病肾病（DN）发生发展的关键因素。MSCs可抑制DN肾组织中M1型Mφ浸润改善DN损伤，但其机制仍不清楚。基于自噬对Mφ极化的调控，我们前期研究发现高糖诱导Mφ溶酶体异常自噬紊乱，MSCs可激活Mφ转录因子EB (TFEB) 促进溶酶体-自噬，调控M2 Mφ极化。此外我们还发现高糖可加速MSCs来源的溶酶体向Mφ转运，提示MSCs可能通过溶酶体转运激活Mφ TFEB，促进溶酶体-自噬和M2 Mφ极化。.本课题拟建立高糖诱导Mφ炎症模型和STZ诱导DN模型，利用Mφ自噬相关蛋白7 （Atg7）敲除小鼠和Mφ清除技术研究Mφ溶酶体-自噬在MSCs改善DN中作用；并以前期TFEB和溶酶体转运的研究发现为线索，利用Mφ过继回输和溶酶体递送等方法深入探讨MSCs溶酶体转运激活Mφ TFEB在调控Mφ溶酶体-自噬和极化中作用，为MSCs临床DN治疗提供理论基础。

背景和目的.糖尿病肾病（DN）是糖尿病最常见、最严重的并发症之一。炎症反应发生于糖尿病肾病早期，推动DN的发生和发展。巨噬细胞（Mφ）是介导肾脏炎症的关键细胞， M1／M2型极性改变是DN中炎症调控的关键机制之一。自噬是广泛存在于真核细胞中，依赖溶酶体对胞质蛋白和细胞器等进行降解的生物学过程，与细胞中内环境稳态的维持密切相关。已有研究发现，Mφ特异ATG5敲除增加M1型分化加剧肝脏损伤，表明自噬对 Mφ 极化具有重要的调控作用。间充质干细胞（mesenchymal stem cells, MSCs），是临床疾病干预具有前景的种子细胞之一。在DN中MSCs干预可促进M1型Mφ向M2型转分化，抑制机体炎症反应，但其中分子机制尚不清楚。.研究方法.采用STZ单次腹腔注射造模，造模4周后给予 MSCs 尾静脉干预（每 2 周一次，3 次），检测 MSCs 对DN小鼠 Mφ极化的影响。为探究Mφ在MSCs 改善DN 中作用，利用氯膦酸盐脂质体技术清除 Mφ。 此外，在 DN 小鼠模型和体外高糖诱导Mφ模型中，检测 MSCs 线粒体转移对Mφ 中溶酶体-自噬过程和线粒体功能的影响。 最后，分离Mφ， 沉默其PGC-1α并与 MSCs 体外混培，将处理后 Mφ（Mφpgc-1αRNAi+ MSCs）尾静脉过继回输，以正常混培后 Mφ（MφMSCs）为对照，通过生理生化和组织学评估治疗效果，进一步验证MSCs 改善 DN 依赖于其线粒体转移对 Mφ 的 PGC-1α 的激活。.研究结果.1)在 DN 中MSCs可抑制M1型Mφ分化，改善DN肾脏损伤。.2) MSCs可向Mφ转运线粒体，改善其线粒体功能，进而抑制HG诱导的炎症反应。.3)与DN小鼠相比，MφMito注射可有效抑制DN炎症反应，进而缓解肾脏损伤，而MφMito+Rot干预后肾病损伤无明显改善，表明 MSCs改善DN 依赖于其线粒体转运对Mφ表型的调控。.4)MSCs线粒体转运激活Mφ中PGC-1α介导线粒体生物合成和PGC-1α/TFEB介导溶酶体-自噬通路促进M2型分化。PGC-1α沉默可显著抵消Mφpep1-Mito对DN肾脏损伤和纤维化的缓解作用。.结论.MSCs 通过线粒体转运激活 PGC-1α/TFEB 介导溶酶体-自噬途径改善 Mφ 线粒体功能，抑制M1型Mφ分化，进而缓解 DN。