消退素D1由NADPH氧化酶4介导保护脓毒症急性肾损伤线粒体功能障碍的机制研究

Septic acute kidney injury is a common but severe clinical syndrome, whose pathophysiological mechanism is still not clear. Septic acute kidney injury has a high mortality for a lack of effective treatment. Kidneys are among the human organs with a rich mitochondrial distribution. Mitochondrial dysfunction has become a focus in the field of acute kidney injury research. Our previous study identified therapeutic effects of resolvin D1, a novel anti-inflammatory agent, on septic acute kidney injury by inhibiting renal cell apoptosis, as well as ameliorating mitochondrial dynamic imbalance. NADPH oxidase 4 is reported to be the intracellular target of resolvin D1, which is closely associated with mitochondrial oxidative stress. The present study aims to observe ①the effects of resolvin D1 on NADPH oxidase 4 expression and mitochondria function in septic acute kidney injury, ②the therapeutic effect of NADPH oxidase 4 inhibition on mitochondrial impairment and dysfunction, ③the effects of NADPH oxidase 4 inhibition on animal survival, so as to add knowledge to our understanding on novel therapy to septic acute kidney injury targeting mitochondria.

脓毒症急性肾损伤是临床常见的危重症，致死率高，其病理生理机制尚不完全清楚，且缺乏有效的药物治疗。线粒体在肾脏分布密度高，而脓毒症急性肾损伤导致线粒体形态异常和功能障碍是该领域研究热点之一。前期研究发现，抗炎介质消退素D1能下调细胞凋亡、抑制线粒体过度分裂，改善脓毒症急性肾损伤症状。NAPDH氧化酶4是消退素D1可能的作用位点，且与线粒体氧化应激损伤密切相关。本项目拟基于消退素D1及NAPDH氧化酶4敲除/沉默干预脓毒症急性肾损伤模型，采用基因敲除、基因沉默、激光扫描共聚焦电镜等技术，①验证消退素D1对脓毒症AKI中NAPDH氧化酶4信号及线粒体形态功能的影响；②观察以NAPDH氧化酶4作为干预靶点，脓毒症急性肾损伤线粒体形态功能变化情况；③初步探究以NAPDH氧化酶4作为干预靶点治疗脓毒症AKI的有效性，为脓毒症急性肾损伤新药研发提供理论依据。

急性肾损伤（AKI）是一种可由多因素导致、以肾功能急剧衰退为表现的临床综合征，其中脓毒症所致AKI是重症患者主要的死亡原因之一。我们既往研究发现消退素D1（RvD1）能够通过抑制NF-kB通路、改善线粒体功能而起到对脓毒症AKI的保护作用。本研究旨在进一步深入探索RvD1保护脓毒症AKI中的作用机制，并探讨NADPH氧化酶4（NOX4）对脓毒症AKI线粒体形态功能的影响，以寻找治疗脓毒症AKI潜在的新型治疗靶点。项目组对比了四川大学华西医院诊断为脓毒症AKI的患者和健康志愿者血样的NOX4 mRNA表达水平；建立了脓毒症AKI小鼠模型，使用RvD1进行干预，并使用NOX4敲除小鼠构建的脓毒症AKI模型和野生型小鼠模型进行对比；对小鼠肾小管上皮细胞(TCMK-1细胞)中加入LPS进行刺激，并使用RvD1进行干预，监测NOX4表达水平、氧化应激损伤、线粒体形态功能、凋亡水平，观察小鼠肾脏病理改变并记录存活率。研究计划在在原计划时间内基本全部完成。本研究发现RvD1能够保护脓毒症AKI小鼠线粒体功能和结构、维持线粒体动态平衡、减少脓毒症AKI小鼠肾脏组织ROS的产生，增加TCMK-1细胞增殖活性，从而减少病理损伤、保护小鼠肾功能。脓毒症AKI时NOX4 mRNA及蛋白表达下调，而RvD1干预则上调脓毒症小鼠的NOX4的表达。NOX4敲除可加重脓毒症AKI小鼠的肾功能损害、促进脓毒症AKI小鼠线粒体分裂和细胞凋亡、进一步加重脓毒症AKI小鼠肾脏病理损伤。NOX4敲除的脓毒症AKI小鼠存活率较野生型脓毒症AKI小鼠下降。综上可见，RvD1的应用有助于脓毒症小鼠的肾小管细胞线粒体动态平衡，维持正常状态下的融合态。RvD1可以调节氧化应激水平、抑制小鼠体内及体外肾小管上皮细胞凋亡起到保护脓毒症AKI肾功能的作用。脓毒症AKI时NOX4表达下调，RvD1治疗可使NOX4表达恢复。NOX4敲除后，小鼠肾脏病理改变加重、线粒体趋于分裂、凋亡加重，最终肾功能恶化。NOX4信号通路参与了脓毒症AKI的病理生理过程，可能是了解该疾病的新突破点，并可作为潜在的干预靶点，具有一定应用前景。今后需更多研究进一步阐明NOX4干预在脓毒症AKI的转化医学领域的价值。