CKIP-1在Cx43调控糖尿病肾脏纤维化中的作用及其抗氧化应激分子机制

Increased oxidative stress in the kidney is one of the main mechanisms leading to diabetic renal fibrosis. In our previous studies, we found that the effects of both Connexin43(Cx43) and Casein kinase 2 interacting protein-1 (CKIP-1) on diabetic renal fibrosis were associated with enhancement of the activation of Nrf2/ARE anti-oxidative stress signaling pathway. We are highly concerned whether CKIP-1, a scaffold mediating cytoplasmic and nuclear signal transduction, plays an important role in the activation of Nrf2/ARE pathway and the regulation of renal fibrosis owing to Cx43. In this study, based on the pre-experimental results, we will perform systematic research with diabetic renal injury models in vitro and in vivo to confirm whether CKIP-1 could mediate effects of Cx43 on Nrf2/ARE pathway and the modulation of diabetic renal fibrosis. And we will further explore the mechanism of effects of Cx43 on the expression of CKIP-1 in the kidney tissues and the activation of renal Nrf2/ARE anti-oxidative stress pathway by CKIP-1. This project based on the oxidative stress mechanism is of great significance to explore new potential targets of inhibition of renal fibrosis and prevention and treatment of diabetic nephropathy.

肾脏氧化应激的增加是导致糖尿病肾脏纤维化的主要机制之一。我们前期研究发现：细胞缝隙连接蛋白（Cx43)与酪蛋白激酶2相互作用蛋白1（CKIP-1）调控糖尿病肾脏纤维化的作用均与影响Nrf2/ARE抗氧化应激信号通路相关联。CKIP-1作为介导细胞质与细胞核之间起重要信号转导作用的支架蛋白，在Cx43影响Nrf2/ARE信号通路的活化、调控糖尿病肾脏纤维化病理进程中是否发挥了重要的介导作用？引起我们高度关注。本项目在前期预实验结果的基础上，拟从糖尿病肾损伤体外细胞模型、体内动物模型，系统研究确证CKIP-1在Cx43影响Nrf2/ARE抗氧化应激信号通路、调控糖尿病肾脏纤维化中的作用；进而探讨Cx43影响CKIP-1表达以及 CKIP-1影响肾脏Nrf2/ARE抗氧化应激信号通路的分子机制。本项目对基于氧化应激机制探索抗糖尿病肾脏纤维化、防治糖尿病肾病新的潜在作用靶点具有重要的研究意义。

项目背景与主要研究内容：我们前期研究发现：细胞缝隙连接蛋白（Cx43)与酪蛋白激酶2相互作用蛋白1（CKIP-1）调控糖尿病肾脏纤维化的作用均与影响Nrf2/ARE抗氧化应激信号通路相关联。CKIP-1作为介导细胞质与细胞核之间起重要信号转导作用的支架蛋白，在Cx43影响Nrf2/ARE信号通路的活化、调控糖尿病肾脏纤维化病理进程中是否发挥了重要的介导作用？引起我们高度关注。本项目在前期预实验结果的基础上，拟从糖尿病肾损伤体外细胞模型、体内动物模型，系统研究确证CKIP-1在Cx43影响Nrf2/ARE抗氧化应激信号通路、调控糖尿病肾脏纤维化中的作用；进而探讨Cx43影响CKIP-1表达以及 CKIP-1影响肾脏Nrf2/ARE抗氧化应激信号通路的分子机制。. 重要研究结果与意义： 本项目通过体内、外研究，结果显示：1. Cx43过表达腺病毒能通过激活肾脏组织中的Nrf2抗氧化通路，显著改善野生型糖尿病小鼠的肾脏纤维化损伤，但对CKIP-1-/-糖尿病小鼠的肾脏功能异常和肾脏纤维化无明显效果。在过表达Cx43的同时干扰CKIP-1的表达后，Cx43对高糖培养的肾小球系膜细胞内Nrf2抗氧化通路的活化作用被抵消。在正常培养的系膜细胞内，Cx43与CKIP-1存在相互结合，共定位于细胞膜与细胞质中，高糖刺激下Cx43与CKIP-1间的相互作用减弱。Cx43依赖于其羧基末端与CKIP-1的结合调控CKIP-1的蛋白表达及CKIP-1与Nrf2的相互作用，从而激活核内Nrf2抗氧化应激信号通路。 2. Cx43可抑制结合在Cx43羧基末端上的重要酪氨酸激酶Src激酶的磷酸化活性并增加CKIP-1的表达水平。抑制Src激酶的活性或干扰Src的表达均可显著下调高糖诱导的FN和ICAM-1表达水平，而该过程依赖于CKIP-1的表达。当CKIP-1的表达被干扰后，Src调控的上述作用也被削弱。进一步的研究提示了Src调控CKIP-1表达水平的作用机制可能为Src通过调控CKIP-1的酪氨酸磷酸化，促进CKIP-1被c-Cbl多聚泛素化，从而促进CKIP-1的蛋白质降解。项目的研究结果为阐明糖尿病肾脏纤维化病变中氧化应激炎性反应活化的新机制、将CKIP-1作为抑制糖尿病肾脏纤维化、抗DN新的潜在作用靶点提供了客观实验依据，具有明显的科学意义与应用前景。