Nrf2-ARE信号通路在草酸介导的肾草酸钙结石形成中的作用

Oxalate-mediated oxidative stress damage in renal tubular cells is a hot spot in the study of the pathogenesis of kidney stones. Nrf2 is a core transcription factor that regulates intracellular antioxidants and maintains intracellular redox homeostasis. It binds to antioxidant response elements (ARE) to initiate a series of antioxidant gene expression. The Nrf2-ARE pathway plays an important role in oxidative stress-related diseases, and its role in the formation of kidney stones remains to be determined. Our previous studies indicated that high oxalate can induce abnormal production of ROS derived from NADPH oxidase and mitochondria in renal tubular cells, which mediate oxidative stress injury. Further, we found that Nrf2 was reduced in the nucleus under the action of high oxalate; and the application of Nrf2 activator significantly inhibited oxidative stress damage. Animal experiments are consistent with the results of the above cell experiments. It is speculated that high oxalate induces abnormal ROS production in renal tubular cells and kidney, accompanied by a decrease in Nrf2 activity, which aggravates oxidative stress damage. This study aims to investigate the role of Nrf2-ARE pathway in oxalate-mediated renal tubular epithelial injury, and to inhibit oxalate-mediated renal injury and calcium deposition by regulating Nrf2-ARE pathway. This study is expected to provide new ideas for the pathogenesis and prevention of urolithiasis.

草酸介导的肾小管细胞氧化应激损伤是肾结石发病机制研究中的热点。Nrf2是调节细胞内抗氧化、维持细胞内氧化还原稳态的核心转录因子，其结合抗氧化反应元件（ARE）启动一系列抗氧化基因表达。Nrf2-ARE信号通路在氧化应激相关疾病中发挥了重要作用，而其在肾结石形成中的作用有待明确。前期研究发现，高草酸可诱导肾小管细胞内NADPH氧化酶及线粒体来源的ROS异常生成，介导氧化应激损伤。进一步我们发现高草酸作用下，Nrf2入核减少；而应用Nrf2激活剂可显著抑制氧化应激损伤。动物实验与上述细胞实验结果一致。藉此推测：高草酸诱导肾小管细胞及肾组织内ROS异常生成，同时伴随Nrf2活性下降，加剧氧化应激损伤。本课题拟探究Nrf2-ARE信号通路在草酸介导的肾小管上皮细胞损伤中的作用，通过调控Nrf2-ARE信号通路抑制草酸介导的肾脏损伤及钙盐沉积；该研究有望为肾结石的发病机制研究及防治提供新思路。

高草酸介导的肾小管细胞氧化应激损伤可能是草酸钙结石形成的重要机制。Nrf2是调节细胞内抗氧化系统和保护线粒体功能的关键性转录因子，维持着细胞内氧化还原状态的稳定。本课题重点研究了Nrf2-ARE信号通路在草酸介导的肾小管上皮细胞损伤及肾结石形成中的作用。.我们研究发现高草酸作用下，肾小管上皮细胞内及线粒体内ROS生成明显增加、Nrf2入核减少，伴随细胞内抗氧化酶活性减弱，进而导致细胞脂质过氧化损伤；而使用Nrf2激活剂（dimethyl fumarate，DMF）可显著逆转上述损伤效应。.进一步，我们通过下调或上调Nrf2探索了Nrf2-ARE信号通路对高草酸作用下肾小管上皮细胞内ROS生成、线粒体功能、抗氧化酶基因表达、细胞-晶体黏附作用、细胞损伤等的具体影响。结果显示Nrf2-ARE信号通路在草酸介导肾小管上皮细胞氧化应激损伤中发挥了重要调节作用，并参与调节线粒体功能与NF-κB的活化，同时还可调节结石形成相关蛋白表达及细胞-晶体黏附作用。.同时，我们研究发现Nrf2表达受到抑制时，较低浓度或生理浓度草酸也可诱导肾小管上皮细胞氧化应激损伤。我们推测当机体或细胞自身抗氧化能力不足时，即使无明显代谢异常，如较低浓度的草酸、尿酸、钙离子等亦可能导致肾内氧化应激损伤，进而促进肾结石形成。这一发现进一步完善了肾结石与氧化应激相关的理论依据：即氧化应激损伤介导的肾结石形成亦可能单独由抗氧化能力不足引起。该理论亦可能适用其他氧化应激损伤相关疾病。.进一步在动物水平验证Nrf2-ARE信号通路参与调节高草酸尿大鼠肾脏氧化应激损伤，并参与调节结石形成重要信号通路（NF-κB）。激活Nrf2-ARE信号通路可抑制高草酸尿大鼠肾脏结石形成相关蛋白表达并抑制高草酸尿大鼠肾内钙盐沉积。.综上，本研究首次较系统研究了Nrf2-ARE信号通路在草酸介导的肾小管上皮细胞损伤及肾结石形成中的作用，并初步探索了调控Nrf2-ARE信号通路对高草酸介导的肾小管细胞损伤及高草酸尿大鼠模型肾内钙盐沉积的影响。同时创新性提出抗氧化应激能力不足（如Nrf2受到抑制）亦可能导致氧化应激损伤及相关疾病发生的理论。