基于HIF-1/2α与HIF-3α的相互作用研究健脾益肾方治疗肾性贫血的作用机制

Production of erythropoietin (EPO) is reduced in patients with chronic kidney disease (CKD), leading to renal anemia. In a new study, targeting hypoxia-inducible factor (HIF) pathway in stimulating endogenous EPO is considered as a novel treatment for renal anemia. The interplay of HIF-1/2α and HIF-3α is vital for HIF activation, yet the effect of which is less known in renal anemia. Jian-Pi-Yi-Shen formula (JPYSF) is clinically prescribed for patients with CKD. Previous studies showed that JPYSF could up regulate EPO level and ameliorate anemia in CKD rats. In parallel, JPYSF stimulated EPO expression in vitro, and the effect of which may be involvement of HIF signaling. However, the mechanism of JPYSF in treating renal anemia is still less known. Thus, in current study, we aim to investigate the effect of JPYSF on renal anemia through in vivo and in vitro experiments. Specifically, the interplay of HIF-1/2α and HIF-3α in CKD-associated anemia rats, as well as the effects of JPYSF-induced EPO production in regulating the balance between HIF-1/2α and HIF-3α for HIF activation, will be revealed. In general, this project deliverables can help in supporting the clinical utility of JPYSF on renal anemia scientifically, and provide a novel therapeutic target in the management of renal anemia.

肾性贫血是慢性肾脏病（CKD）的常见并发症，其核心原因是促红细胞生成素（EPO）的产生相对不足。通过缺氧诱导因子（HIF）信号通路提高体内EPO水平是防治肾性贫血的新途径。HIF-1/2α与HIF-3α的相互作用对调控HIF信号通路起重要的作用，但其在肾性贫血中的作用尚不清楚。健脾益肾方是治疗CKD的有效临床协定方。前期研究发现该方可提高动物内EPO的水平，改善肾性贫血状态；体外研究也初步提示该方促进EPO表达与HIF通路有关。然而其作用机制及靶点仍须深入探索。本项目拟进一步通过体内外实验探讨HIF-1/2α与HIF-3α平衡在肾性贫血发生发展中的作用，以及健脾益肾方通过调节HIF信号通路中HIF-1/2α与HIF-3α的相互作用促进EPO生成纠正肾性贫血的干预机制。本研究不仅有助于阐明健脾益肾方治疗肾性贫血的现代科学内涵以更好地指导中医临床实践，而且有助于进一步明确肾性贫血的治疗策略。

促红细胞生成素（EPO）生成不足为贫血的主要诱因之一，其生成部位主要为肾脏，缺氧诱导因子（HIF-α）分为3个亚基，相互制约，参与EPO的调控。肾性贫血为慢性肾脏病（CKD）常见并发症之一，中医证型表现为脾肾亏虚，可出现在CKD的不同时期。健脾益肾方（JPYS）为我单位临床上用于治疗CKD及其并发症的经验方，具有显著疗效，而JPYS用于治疗肾性贫血的作用机制尚不明确。本研究首先使用JPYS对缺氧细胞模型进行干预。结果表明，JPYS可促进缺氧条件下细胞模型的EPO及HIF-α表达。继而在体内实验中，我们建立了CKD大鼠模型，并使用JPYS对其进行干预。结果表明，JPYS能够改善CKD大鼠的肾功能及血常规，促进肾脏中HIF-α及EPO的表达，提高血清中EPO含量，纠正肾性贫血状态。进一步的，我们研究了CKD大鼠进展过程中贫血相关指标的动态变化及其JPYS的干预作用，发现JPYS可改善CKD不同时期的肾性贫血状态，重要的是在CKD进展过程中，HIF-1α呈现先增再减的趋势，而HIF-3α则与之相反，为先减后增，在JPYS的干预下，各个阶段HIF-1α表达均上调，而HIF-3α无明显变化，表明JPYS可调控HIF-α之间的动态平衡调控肾性贫血。同时，初步研究显示HIF-2α在CKD进展过程中的表达相对平稳。本项目从HIF-α之间的动态平衡揭示了JPYS基于HIF/EPO信号通路干预肾性贫血的作用机制，为JPYS用于肾性贫血的临床治疗提供了科学依据，为中医药防治肾性贫血提供了新的思路。