调控炎症小体与线粒体的病理性对话：干预足细胞损伤的新靶标

Podocyte injury is one of the major mechanisms leading to the proteinuria and glomerular sclerosis . Our preliminary data indicated that aldosterone and PAN （puromycin aminonucleoside） not only induced mitochondrial dysfunction, but also activated NLRP3 inflammasome, suggesting a pathogenic crosstalk between mitochondria and inflammasome. Activation of mitophagy could interrupt this crosstalk via removing the impaired mitochondria. More interestingly, activation of SIRT1 enhanced mitophagy-related genes of PINK1 and Parkin, which suggested a potential of mitophagy in protecting mitochondria in podocytes. Furthermore, bioinformatic analysis revealed multiple biding sites of FOXO3a, an important transcription factor, in the promoters of PINK1 and Parkin. In addition, deacetylase SIRT1 could increase the transcriptional activity of FOXO3a via a deacetylation reaction. Therefore, we hypothesize that activation of SIRT1/FOXO3a signaling will block mitochondria-induced inflammasome activation and the crosstalk between them via promoting PINK1/Parkin-associated mitophagy. In the present proposal, we will use podocyte-specific SIRT1 gene knockout mice and systemic PINK1 and Parkin gene knockout mice to investigate the role of SIRT1 in regulating mitophagy and its effects on interrupting the pathogenic crosstalk between mitochondria and NLRP3 inflammasome. The findings from this proposal will not only provide novel insights into the pathogenesis of podocyte injury, but also will shed new light on the development of new drugs for the treatment of CKD.

足细胞损伤是蛋白尿和肾小球硬化的重要病理基础。我们前期研究揭示线粒体功能障碍(MtD)介导足细胞损伤。预实验发现足细胞在发生MtD的同时NLRP3炎症小体亦被激活，提示二者间存在相互促进的病理性对话，线粒体自噬可以通过清除损伤的线粒体来阻断病理性对话。SIRT1激动剂可显著上调肾组织中线粒体自噬相关基因PINK1和Parkin表达，而两者的基因启动子均含有FoxO3a结合位点；SIRT1可通过去乙酰化增强FOXO3a转录活性。由此推测：SIRT1/FoxO3a通过诱导PINK1/Parkin表达，启动线粒体自噬，阻断MtD和NLRP3间的病理性对话。本课题将应用足细胞条件性SIRT1及PINK1和Parkin基因敲除小鼠和细胞模型阐明SIRT1对足细胞线粒体自噬的调控及在阻断MtD和NLRP3病理性对话中的作用及其分子机制，为足细胞损伤机制的研究提供新视点，对CKD新药研发具有指导意义。

慢性肾脏疾病（CKD）是一个临床多发病，在成人中，其发病率高达10%以上。其中相当一部分病人会进展到终末期肾病。在CKD的发生和发展过程中，足细胞损伤不但参与了蛋白尿的发生，也是导致肾小球损伤及肾功能丧失的重要原因。因此，针对足细胞损伤及其导致的继发损伤进行机制研究，探讨新的可能的干预手段，具有重要的临床价值和科学意义。近年的研究显示，炎症小体活化和线粒体功能障碍均参与了肾脏疾病的发生和发展。因此，本项目进一步探讨了NLRP3炎症小体活化及线粒体功能障碍在足细胞损伤过程中作用及其相互关系。本项目通过构建NLRP3基因敲除鼠、构建足细胞损伤的体内及体外模型、利用中药单体干预线粒体功能及抑制NLRP3炎症小体活化等手段，深入研究了NLRP3炎症小体/线粒体功能障碍在CKD过程中的重要作用。主要研究了:1.在NLRP3基因敲除鼠，通过醛固酮灌注，在体内及体外探讨了NLRP3炎症小体的活化机制及其对足细胞损伤的影响；2. 通过AngII灌注模型进一步研究了NLRP3炎症小体活化在足细胞损伤中的作用，并探讨了其对线粒体功能障碍的影响；3.通过鱼藤酮干预研究了改善线粒体功能障碍对CKD进展的影响；4. 最后，探讨了NLRP3炎症小体活化在肾脏系膜细胞中的病理作用，并研究了中药单体雷公藤红素对NLRP3炎症小体活化的抑制效应及细胞保护作用。通过上述研究，我们证实了NLRP3炎症小体活化及线粒体功能障碍在足细胞损伤及CKD进展中的重要病理作用。通过鱼藤酮改善线粒体功能障碍或者通过雷公藤红素抑制NLRP3炎症小体活化可能具有延缓CKD的作用。本项目的研究发现，不但为深入理解CKD肾脏损伤的病理机制提供了新视点，也为临床干预CKD的发生和发展提供了新的可能靶点。