从线粒体自噬/NLRP3炎症小体活化研究α-硫辛酸对脓毒症所致急性肾损伤的修复作用机制

Inflammatory response in sepsis is the main reason for multiple organ failure. It has been reported that mitochondrial autophagy and regeneration dysfunction inducing ROS production was the key factor for NLRP3 inflammasome activation and sepsis-induced organ damage. ALA is a mitochondrial antioxidant protein. Reduction of endogenous ALA synthesis will result in mitochondrial dysfunction, and exogenous administration of ALA can significantly promote mitochondrial autophagy and regeneration, inhibit of intracellular ROS production and have anti-inflammatory and antioxidant effects in inflammatory diseases. Our previous studies have shown that ALA exerts anti-inflammatory and antioxidant effect in sepsis-induced acute kidney injury. Whereby, we propose a hypothesis that ALA play of a protective effect of kidney tissue by targeting mitochondria and inhibiting the generation of ROS and NLRP3 inflammasome activation. In this project, we will clarify that mitochondrial autophagy and regeneration dysfunction resulting in ROS generation and NLRP3 inflammasome activation are the main mechanism of sepsis-induced acute kidney injury in sepsis rats. Furthermore, we will analyze the effect of ALA on mitochondrial autophagy and regeneration and the molecular mechanisms and targets of ALA on protection of mitochondria. Successful implementation of this project will provide new ideas and new targets for prevention and treatment of sepsis-induced acute kidney injury.

炎症反应是脓毒症多器官衰竭的主要原因。报道显示线粒体自噬和再生功能障碍诱导产生大量ROS是诱导NLRP3炎症小体活化，脓毒症器官损伤的关键因素。ALA是线粒体抗氧化蛋白，内源性的ALA合成减少将导致线粒体功能障碍，外源性给予ALA后能显著促进线粒体自噬和再生，抑制细胞内ROS产生，在炎症性疾病中发挥抗炎、抗氧化作用。我们前期研究显示ALA在脓毒症急性肾损伤中发挥抗炎、抗氧化作用。于是我们提出ALA作用靶点为线粒体，并由此抑制ROS的生成和NLRP3炎症小体活化，发挥对肾组织的保护作用的研究假说。本项目将利用大鼠脓毒症肾损伤模型，阐明线粒体自噬和再生被抑制导致ROS大量生成，NLRP3炎症小体活化是导致脓毒症急性肾损伤的主要机制；并在此基础上分析ALA对线粒体自噬和再生的影响及ALA发挥对线粒体保护作用的分子机制和作用靶点。本项目的成功实施将为脓毒症急性肾损伤防治提供新思路和新的作用靶点。

脓毒症AKI是最常见、最严重的脓毒症并发病，是脓毒症患者死亡的最主要原因，目前仍无有效的治疗手段。研究认为内毒素释放入血管，引起机体中性粒细胞、单核巨噬细胞及血管内皮发生复杂的免疫网络反应，释放出大量的内源性炎症介质，是造成肾脏等多器官功能损伤的主要原因之一。因此靶向调节肾组织炎症反应对治疗脓毒症AKI具有重要意义，可能是提高脓毒症生存率的有效方法。本课题将在原有工作基础上，首先采用CLP法建立SD大鼠脓毒症模型，灌胃给予ALA，检测大鼠血清或肾组织中炎症反应、氧化损伤、细胞自噬及NF-κB通路活化情况，探究ALA对脓毒症AKI的治疗作用及可能参与的分子机制；随后利用LPS处理肾小球系膜细胞HBZY-1，建立损伤模型，并给予不同浓度ALA干预，探讨外源性ALA是否通过抑制HBZY-1细胞中炎性反应及NF-κB通路激活发挥对脓毒症AKI治疗作用。结果表明，ALA干预能够降低大鼠72 h内死亡率，减轻肾组织的病理改变，减少外周血中IL-1β、IL-6、TNF-α炎性因子释放，缓解肾组织内氧化损伤，诱导细胞自噬，削弱炎症相关信号通路NF-κB的活化。此外，体外实验亦证实ALA处理后能够有效减少炎性因子NO、PEG2、Cox2、iNOS表达，并抑制NF-κB通路激活，且该作用呈剂量依赖性。本课题的完成，将为脓毒症AKI的防治提供一种新思路、新靶点和新的技术平台，具有重要的理论意义和应用价值。