视神经诱变蛋白optineurin在糖尿病肾病肾小管细胞应激性衰老中的作用和机制

Stress-induced senescence is a key cellular event in the pathogenesis of diabetic nephropathy (DN). However its mechanism is not clear. Optineurin, as one of the key receptors of mitophagy, may be resistant to cell senescence. Optineurin mutations cause senescence-like degeneration of neurons in hereditary glaucoma and amyotrophic lateral sclerosis patients. Our previous study proved that Optineurin can inhibit high glucose-induced premature senescence of renal tubular cells. However, it is found that Optineurin can play an anti-senescence role independent of Mitophagy. This project aims to further investigate the the role of Optineurin in regulation of cell cycle arrest and senescence associated secretory phenotype (SASP) in DN in vivo. The CRISPR/ Cas9 technology and ultrasound microbubble–mediated gene transfer technology were used to regulate the expression of Optineurin and its downstream signal molecules. We hypothesized that Optineurin might regulate renal tubular cell cycle arrest and SASP by OPTN/RIPK1/P16 pathway and OPTN/MLL1 pathway, separately. We firstly investigate the anti-senescence role of Optineurin in the progression of DN and its mechanism. The project may provide novel therapeutic methods and targets in order to protect against cellular senescence in DN.

肾小管细胞应激性衰老是导致糖尿病肾病（DN）进展的重要事件，但其发生机制不清。视神经诱变蛋白（Optineurin，OPTN）作为线粒体自噬的关键受体之一，可能抵抗细胞衰老。OPTN基因突变能引起神经细胞出现衰老样退行性变。我们前期证实OPTN能抑制高糖诱导的肾小管细胞衰老，但发现OPTN可以不依赖于线粒体自噬发挥抗衰老作用。本项目拟进一步在体内研究OPTN在DN肾小管细胞周期停滞、衰老相关分泌表型（SASP）及疾病进展中的作用。并采用CRISPR/Cas9基因编辑、超声微泡靶向转染等技术调控OPTN及其下游信号分子RIPK1、MLL1表达，拟证明OPTN调控DN肾小管细胞周期停滞和SASP的信号途径分别为OPTN/RIPK1/P16和OPTN/MLL1途径，本项目首次提出并证明OPTN是一种新的内源性抗衰老因子能够延缓DN进展，并揭示其抗衰老分子机制，为治疗DN提供新思路和新靶点。

糖尿病肾病（DN）是导致终末期肾脏疾病的首要病因。肾小管间质损伤是DN进展为终末期肾脏疾病的重要病理生理基础。肾小管上皮细胞应激性早衰是引起肾小管间质损伤的关键环节。项目研究目的是揭示肾小管细胞应激性早衰机制，并寻找到其内源性抗衰老因子，以期为DN的防治提供新靶点和新思路。我们首先通过电镜发现糖尿病肾病肾小管细胞线粒体自噬受损，并验证发现其与肾小管细胞应激性早衰密切相关，与糖尿病肾病的进展密切相关。随后我们从线粒体自噬调控关键受体入手，揭示了调控线粒体自噬的关键蛋白：视神经诱变蛋白OPTN、Parkin等作为抗衰老因子具有延缓DN进展的重要作用。并且在体内验证发现DN患者OPTN、Parkin表达明显降低，并且和疾病进展密切相关。进而深入研究OPTN、Parkin抗衰老的分子机制，结果发现高糖刺激下引起OPTN表达受抑制，从而导致线粒体自噬囊泡形成，造成肾小管细胞内线粒体自噬不足，一方面导致肾小管细胞应激性衰老，一方面通过氧化应激导致NLRP3炎性体活化，从而导致糖尿病肾病的加速进展。随着深入研究发现OPTN上游蛋白Parkin通过促进GATA4泛素化并下调GATA4/GAS1信号传导来抑制DN小鼠的肾小管细胞应激衰老。本项目从新的视角解析DN的发病机制，进而为DN的防治提供有效靶点和理论依据。现已发表4篇SCI文章（总影响因子22.3，单篇最高8.469），6篇中文论文。2018年获得中国中西医结合学会科技进步一等奖。研究成果在2018年欧洲肾脏病EDTA年会和亚太地区APCN年会进行大会发言，多次被国内肾脏病学术会议选为优秀论文。获得国家发明专利3项。资助培养2名硕士研究生。