MSC通过抑制IL-11介导的肾小管间质纤维化治疗糖尿病肾病的机制研究

More than 0.5 billion of people will be affected by diabetes in two decades, 40% of whom are infected with DN. This will severely threaten human beings’ health. Our previous studies find that the kidney of DN animal model has severe interstitial inflammatory cell infiltration and fibrosis. After the allogeneic MSC is transplanted, the expression of IL-11 of the kidney declines, and the EMT of renal tubular cells as well as the renal fibrosis improves. Some researches demonstrate that TGF-β1 is the major factor which regulates the EMT, and that IL-11 is the main transcription factor of TGF-β1, and that IL-11 is closely related with the fibroblast formation. After MSC is transplanted, however, it is still unclear that whether the signal path of TGF-β1/SMAD restrains the expression of IL-11 and that what the relation between IL-11 and the renal tubular interstitial fibrosis is. Thus, we plan to set up DN’s models in vivo and in vitro, use marrow MSC to intervene, and reveal the regulating effect of MSC on the signal path of TGF-β1/SMAD of damaged kidneys and on the expression of IL-11 through various experimental methods. In addition, our study will uncover the delaying mechanism of the MSC transplant on the DN renal fibrosis and offer academic references for researches on the MSC therapeutic potential to DN.

未来20年糖尿病影响将超过5亿人，糖尿病肾病（DN）占其中40%，严重威胁人类健康。我们在前期研究中发现，DN动物模型的肾脏有较严重的间质炎症细胞浸润及纤维化，而经过同种异体骨髓间充质干细胞（MSC）移植后，肾脏TGF-β表达下降，纤维化改善。有研究表明TGF-β1是调节肾小管细胞上皮-间充质转化（EMT）的重要因子，且IL-11是TGF-β1的主要转录因子，而IL-11与成纤维细胞形成又有高度相关。但移植MSC后：1、是否通过TGF-β1/SMAD信号通路抑制IL-11表达；2、IL-11和肾小管上皮细胞EMT之间有何关联，尚不清楚。我们拟建立DN的体内和体外模型，用骨髓MSC干预，通过不同实验方法，揭示MSC对受损肾脏（细胞）TGF-β1/SMAD信号通路的调控作用，以及对IL-11表达的影响，为MSC移植能延缓DN进展提供理论依据，并为深入研究MSC治疗DN的潜能提供更多学术参考。

糖尿病（DM）是目前严重影响人类健康的一种慢性病。据国际糖尿病联合会预测，至2030年，全球成人糖尿病患者人数将上升达6.43亿，而糖尿病肾病（DN）作为糖尿病最重要和最严重的微血管并发症之一，会出现肾小球肥大、细胞外基质增多及异常沉积、甚至进展为肾小管间质纤维化及终末期肾小球硬化，这也是导致终末期肾脏病（ESRD）的主要原因。在前期研究中，我们发现移植异体骨髓间充质干细胞（MSC）能改善DN小鼠的肾脏纤维化，但具体作用机制尚不清楚。因此，我们建立DN的体内外模型，用MSC干预，通过不同实验方法，揭示MSC对受损肾脏（细胞）TGF-β/SMAD信号通路的调控作用，以及对IL-11表达的影响。在体内模型（DN小鼠模型）中，我们发现相较于对照组，DN小鼠的血糖、尿微量白蛋白水平升高，上皮细胞标志蛋白（E-cadherin）水平下降，间质细胞标志蛋白（α-SMA、vimentin 和FSP-1）及纤维化指标（TGF-β、IL-11、collagenⅠ和collagenⅢ）水平升高。而移植MSC后，小鼠的血糖、尿微量白蛋白水平下降，上述上皮细胞标志蛋白水平升高，间质细胞标志蛋白及纤维化指标水平下降。在体外模型（AGEs/TGF-β刺激小鼠肾小管上皮细胞）中，我们发现相较于对照组，AGEs/TGF-β诱导的细胞模型中上皮细胞标志蛋白（E-cadherin）表达下调，间质细胞标志蛋白（α-SMA、vimentin 和FSP-1）及纤维化指标（TGF-β、IL-11、collagenⅠ和collagenⅢ）表达上调。而通过与MSC共培养后，共培养组中上述上皮细胞标志蛋白水平升高，间质细胞标志蛋白及纤维化指标水平下降。并且通过加入IL-11，发现纤维化指标水平升高；通过加入IL-11抗体或使用siRNA干扰IL-11的表达，发现纤维化指标水平下降。上述实验结果提示IL-11能促进TGF-β诱导的肾脏纤维化，而MSC能通过TGF-β/SMAD信号通路调控IL-11表达，从而发挥抗纤维化作用。这为进一步深入研究MSC治疗DN的潜能奠定基础，也为临床上MSC治疗DN提供依据。