mTOR信号通路介导细胞间隙连接蛋白调控肾脏细胞衰老的机制研究

肾脏衰老受到细胞与细胞之间通讯的影响。我们前期证实，细胞间隙连接蛋白Connexin 43（Cx43）功能减退是导致肾脏细胞衰老的重要原因，但是其信号通路与具体机制尚不清楚。针对肾脏细胞衰老的特征是细胞增殖能力下降、体积增大与细胞外基质分泌增多，本研究利用体内与体外衰老模型，采用激光共聚焦与FRAP技术、基因转染与RNAi技术，证实Cx43导致肾脏细胞衰老主要通过mTOR介导的，进一步明确与PI3K/Akt、AMPK以及MEK-ERK等信号通路的关系，以及促进细胞周期蛋白抑制物表达的机制。证实Cx43调控蛋白质翻译是导致衰老细胞体积增大的重要原因；利用激光微分离结合定量PCR等方法，证实Cx43功能减退通过上调ILK促进细胞外基质分泌；进而解析Cx43对自噬的抑制作用是肾脏细胞衰老标志物表达增多的原因。研究成果将深入解析Cx43调控肾脏细胞衰老的机制，为延缓肾脏细胞衰老提供新的干预靶点。

本项目按照计划任务书要求，顺利完成了课题任务。利用体内与体外衰老模型，重点研究了细胞间隙连接蛋白Connexin 43（Cx43）功能减退与肾脏细胞衰老的关系及其关键信号通路。证实Cx43导致肾脏细胞衰老主要通过mTOR信号通路介导的，明确了AMPK对系膜细胞衰老表型及Cx43的表达调控与PI3K/Akt、mTOR的活性有关，以及其促进细胞周期蛋白抑制物表达的机制。发现Cx43在糖尿病肾病肾组织中的表达明显少于正常肾组织，同时p-AMPK的表达受到抑制，p21的表达明显增高；体外高糖培养原代系膜细胞诱导早老模型，Cx43及p-AMPK表达减少，而p21的表达增加。原代系膜细胞出现衰老相关表型与AMPK相关通路及细胞间隙连接蛋白Cx43的表达的调控密切相关。激活AMPK或抑制mTOR活性均可改善Cx43的表达及系膜细胞的衰老表型；抑制AMPK则会引起系膜细胞出现衰老表型及Cx43表达下降。AMPK对Cx43的调控除了通过对mTOR抑制作用外还存在其他的调节机制。利用体内实验证实老年大鼠肾组织中能量代谢主控蛋白SIRT1和AMPK的表达和自噬水平降低、而mTOR蛋白表达和基础凋亡水平增加。对老年大鼠短期热量限制可激活肾脏组织中SIRT1的表达，提高自噬水平，抑制mTOR蛋白的表达，改善老年大鼠的基础凋亡水平。短期限食可减轻顺铂诱导的急性肾小管损伤、抑制上皮细胞凋亡，此作用可能与SIRT1的表达无关。这些研究表明AMPK-mTOR通路在系膜细胞衰老Cx43下调中发挥着重要调控作用，其与肾脏衰老及糖尿病肾病的发生密切相关。首次证实了短期热量可抑制肾脏衰老过程，对顺铂造成的老年急性肾损伤也具有一定的保护作用。研究成果为系统揭示细胞间通讯蛋白与衰老肾脏系膜细胞肥大之间的关系、深入解析肾脏细胞衰老的机制奠定基础，并为延缓肾脏衰老提供新的干预靶点。本项目发表SCI论文11篇。代表论文发表于国际老年学著名期刊Mech Ageing Dev、Exp Gerontol、Age、PloS One等。参加国际会议3次、国内学术会议4次。进行专题报告 2 次，国际会议壁报学术交流3次。获得国际会议最佳研究论文奖。培养毕业硕士研究生 3 名；博士1名。指导博士后出站 1 名。