肾素－血管紧张素系统在代谢异常和肿瘤发生发展中的网络调控机制

Metabolic syndrome represents a cluster of common cardiovascular risk factors including high blood glucose, high blood cholesterol and high blood pressure. These metabolic disorders are mutually associated with neoplasia. However, the link to metabolic disorder and neoplasia remains unclear. Accumulating evidence implicates a pathological role of persistent renin-angiotensin system (RAS) activation, and this finding warrants mechanism study. We have established a uninephrectomized rat model characterized by persistent RAS activation and spontaneous insulin resistance, high blood glucose and elevated blood lipid. The metabolic disarray coexists with malignant transformation from atypical proliferation and carcinoma in situ to invasive cancer in the remnant kidney. RAS blockade generally corrects the metabolic and neoplastic abnormalities. Here we propose a longitudinal study of uninephrectomized rats to validate the critical role of RAS pathway in the development of metabolic syndrome and malignancy. Administration of RAS blockers will indirectly prove the central action of angiotensinⅡ. Other key molecules that control energy metabolism and renal cell carcinogenesis will be identified by cDNA microarray assay and molecular pathology technology. Concerted changes of angiotensinⅡand associated pathway regulators in gene network interaction, protein expression and cell localization will unravel the common mechanism underlying metabolic and neoplastic disorders. Molecular dissection of RAS network regulation will provide insight for the diagnosis, prevention and treatment of metabolic syndrome and cancer.

由高血糖、高血脂、高血压等常见心血管危险因素组成的代谢综合征和肿瘤发生发展相辅相成，两者的共同发病机理尚不清楚。现有证据提示，肾素－血管紧张素系统(RAS)持续激活可导致代谢失常和癌变，其调控机制有待研究。我们的前期研究证实，单侧切肾（UNX）大鼠模型既有自发性胰岛素抵抗、血糖升高、血脂升高等代谢异常，同时合并残留肾癌变（不典型增生?原位癌?侵袭癌），而且上述病理病变可被RAS阻滞剂有效纠正。本项目将纵向研究RAS通路在UNX大鼠代谢异常和癌变过程中的确切作用，通过RAS阻滞剂的干预，反证血管紧张素Ⅱ的核心效应；应用cDNA微阵列和分子病理学技术，筛选调控机体能量代谢和肾细胞癌变的关键分子，从基因网络、蛋白表达和细胞定位三个层次上明确包括血管紧张素Ⅱ在内的关键分子的变化规律；旨在揭示RAS通路在代谢异常和肿瘤发生发展的作用及其网络调控机制，为诊断及防治代谢综合征和癌症提供更充分的科学依据。

本项目通过建立代谢异常合并肿瘤发生发展的 UNX 大鼠病理模型，动态观察了 UNX 术后 10 个月内4 组大鼠（Sham、UNX、UNX+ACEI、UNX+ARB）的代谢异常和残留肾肿瘤的发生发展，发现UNX可持续激活RAS系统多种组分蛋白，同时抑制细胞能量总开关激酶AMPK，导致糖脂代谢异常；通过mRNA表达谱的microarray分析，发现UNX大鼠的肾皮质较Sham组有837个基因的表达水平出现2倍以上变化。.通过ACEI/ARB阻断RAS，不仅可以纠正所有代谢异常及肾功能不足，而且磷酸化AMPK的活性得以恢复，首次发现RAS与AMPK的交互作用。ACEI和ARB治疗各纠正了1049 和1144个基因表达，其中共同纠正的基因516个，包括369个有功能注释的基因，参与代谢的基因35个，细胞增殖生长的基因34个。此外，在同时受ARB和ACEI影响的脂肪代谢、炎症反应以及纤维化的代表基因中，我们用RT-PCR检测了UNX大鼠肾脏基因表达，结果显示：ACEI以及ARB干预后的转录组变化与“细胞能量调控总开关”AMPK激活通路相似，提示了ACEI以及ARB可能部分是通过激活AMPK来起作用的。对RAS和AMPK交互作用的探讨可以更加明确糖脂与蛋白质代谢紊乱、细胞增殖与肿瘤发生发展的发病机制。.UNX大鼠研究的发现在临床病人中进一步得以证实，对临床活体供肾人群的肾功能变化（n=28710）及癌症发生（n=55422）风险评估，发现术后长期（>5年）、中期（6月- 5年）、短期（<6月）均出现肾功能下降，终末肾危险升高，且恶性肿瘤较正常对照者的风险高2.8倍。.在对非小细胞肺癌，肝癌，乳腺癌以及胃癌病人的纵向研究中，发现新诊断和转移癌症病人，比正常人，经络穴位温度下降，失去对称性。.上述UNX大鼠模型研究成果具有临床应用价值，揭示了代谢异常和肿瘤发生发展的共同网络调控机制及其关键节点分子AMPK，证实了RAS持续激活在代谢异常和肿瘤发生发展中的作用，系统分析了活体供肾者的代谢异常风险，验证了RAS阻滞剂在UNX大鼠模型以及大样本患者人群的干预效果，不同癌症患者机体经络穴位温度的规律性，为癌症的发生发展以及活体供肾者、糖尿病患者ESRD的防治提供了治疗新思路。