TAK1介导巨噬细胞亚型M1/M2转化在糖尿病肾病发病中的作用及分子机制

Lately,studies show that inflammation mediated by macrophage plays a key role in the development and progress of diabetic nephropathy (DN), but the mechanism of macrophage activation and type-switch is unclear. Our previous studies indicated that the expression of TAK1 in macrophage increase in high glucose which may be related with M1 macrophage activation. We assume that up-regulation of TAK1 lead to macrophage activation and polarization and regulate macrophage M1/M2 subtype-switch in high glucose. As the starting point of TAK1 molecular, as the research object of TAK1 knockout mice, wild type mice, combined with in vivo and in vitro experiments, by means of molecular immunology, flow cytometry, siRNA technology, and pathological techniques, the project is planned to explore the TAK1 regulation of macrophage polarization signal downstream molecules of p38, JNK and (or) of NF-κB the interact of downstream molecules and other signaling pathways. The effects of TAK1 on macrophage M1/M2 transition will be further investigated, TAK1 involved DN occurrence and development process will be confirmed, and the relevant mechanism of TAK1 on macrophage M1/M2 transition and TAK1 on DN will be confirmed. The new ideas not only enrich the theoretical content of the DN pathogenesis, but also provide a scientific basis for clinical treatment and control DN strategies.

晚近，研究表明巨噬细胞介导的肾内炎症在糖尿病肾病(DN)发生、发展中起关键作用，但糖尿病肾内巨噬细胞激活和型别转化的信号通路尚不清楚。我们前期工作表明：高糖微环境中巨噬细胞TAK1表达增加，可能与巨噬细胞M1型激活有关。我们假设高糖微环境中TAK1的表达上调导致巨噬细胞激活与极化，TAK1在巨噬细胞M1/M2亚型转化中具有调控作用。我们拟以TAK1分子为切入点，应用TAK1基因敲除小鼠、野生性小鼠为研究对象，结合体内和体外实验，采用分子免疫技术、流式细胞技术、siRNA技术及病理学技术为手段，探寻TAK1调控巨噬细胞极化与信号下游分子p38,JNK和(或)NF-κB的关系。探讨TAK1对巨噬细胞M1/M2转型的影响；证实TAK1参与DN发生、发展过程；阐明TAK1对巨噬细胞M1/M2转型与DN发病相关分子机制。新设想不仅丰富了DN发病机制新的理论内容，而且为DN防治提供新策略。

晚近研究认为除代谢与血流动力学紊乱外，以巨噬细胞激活介导的肾内炎症在糖尿病肾病（diabetic nephropathy, DN）发生、发展中起重要作用。转化生长因子β激活激酶1(TGF-β activated kinase 1, TAK1)可以被多种刺激因素激活并活化MAPK通路，且活化的TAK1可磷酸化并激活NIK (NF-κB induced kinase)，最后激活核转录因子(NF-κB)，在炎症因子、细胞粘附分子及生长因子等表达中发挥重要的作用。本研究采用TAK1抑制剂(5Z-7-oxozeaenol, OZ)分别作用于糖尿病db/db小鼠和小鼠巨噬细胞胞，从整体、细胞和分子水平系统观察TAK1信号通路、炎症因子、趋化因子 (monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)、黏附因子 (intercellular cell adhesion molecule-1, ICAM-1)变化，探讨TAK1参与早期DN发生的作用机制。. 体内实验证实，db/db小鼠肾组织p-TAK1, TAB1, p-p38MAPK和NF-κB p65的表达上调及ICAM-1, MCP-1, TNF-α, IL-1β的合成增加伴有肾小球系膜细胞增殖、细胞外基质积聚、巨噬细胞活化等肾脏炎症病理改变，TAK1抑制剂可以下调MAPK, NF-κB信号通路以及炎症因子的表达，提示TAK1促发糖尿病肾病发生的机制可能与MAPK以及NF-κB信号通路激活有关。体外高糖、晚期糖基化产物环境下，骨髓来源巨噬细胞活化，细胞内TAK1, MAPK和NF-κB信号传导通路表达上调，高表达IL-1β, MCP-1, TNF-α; TAK1抑制剂抑制MAPK以及NF-κB信号通路激活，下调巨噬细胞炎症因子的表达。高糖刺激可诱导BMDM分泌TNF-α、IL-1β和MCP-1，而巨噬细胞与系膜细胞共培养进一步促进这些炎症因子的分泌。前期研究证实TAK1抑制剂对糖尿病肾脏的保护作用，本研究进一步选取巨噬细胞特异性敲除TAK1小鼠(lysM-Cre-/-TAK1flox/flox)建立STZ诱导小鼠糖尿病肾病模型以及提取原代巨噬细胞深入研究TAK1在糖尿病肾病中的作用机制。