ATP-P2X4信号轴介导的线粒体自噬不足在糖尿病肾病中的作用和机制

Mitochondrial damage of tubular epithelial cell is a key cause of renal interstitial inflammation and cell apoptosis in diabetic nephropathy (DN). Autophagy is an important way to eliminate damaged mitochondria. However, mitochondrial autophagy is insufficient in renal tubular epithelial cells in DN. And the mechanism of mitochondrial autophagy insufficiency is unclear. It is demonstrated ATP-P2X4 signaling axis plays an important role in renal inflammation and cell apoptosis in DN. Our previous study found that blocking ATP-P2X4 signaling axis could inhibit the expression of TXNIP under high glucose and enhance mitochondrial autophagy activity by upregulating PINK1. Accordingly, we first proposed ATP-P2X4 signal axis may mediate mitochondrial autophagy insufficiency in diabetic nephropathy. We plan to confirm the role of P2X4 in mitochondrial autophagy, inflammation and apoptosis in vivo. On the other hand, we investigate the role of ATP-P2X4 signaling axis in mitochondrial autophagy insufficiency and its molecular mechanism in vitro. In this project we study the pathogenesis of DN from a new perspective of mitochondrial autophagy, and provide a new theory and possible targets for prevention and treatment of DN.

肾小管上皮细胞线粒体损伤是糖尿病肾病（DN）肾间质炎症和细胞凋亡的关键原因。自噬是细胞清除受损线粒体的重要机制。然而DN时肾小管上皮细胞线粒体自噬不足，具体机制不清。现已经证明ATP-P2X4信号轴在DN肾脏炎症和细胞凋亡中起着重要作用。我们前期发现阻断ATP-P2X4信号轴能够抑制高糖负荷下TXNIP的表达，进而通过上调PINK1活性增强线粒体自噬。据此我们首次提出ATP-P2X4信号轴介导线粒体自噬不足的可能性。本项目拟通过体内实验明确P2X4在DN线粒体自噬、炎症反应及细胞凋亡等病理生理过程中的调控作用。并在体外实验解析ATP-P2X4信号轴在线粒体自噬不足的作用环节及分子机制。本项目从线粒体自噬的全新视角解析DN的发病机制，进而为DN的防治提供新的靶点和理论依据。

糖尿病肾病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。肾小管上皮细胞富含线粒体。受损线粒体积聚是引起肾小管间质损伤的关键环节。线粒体自噬是一种对受损线粒体的选择性自噬，能及时发现并清除受损的线粒体，以保证细胞内环境的稳定。我们体外研究发现高糖引起肾小管上皮细胞（RTECs）应激性早衰和线粒体损伤。为了检测线粒体自噬和细胞衰老之间的关系，我们利用特异性线粒体自噬抑制剂和激动剂干预高糖导致细胞衰老的效果，结果发现增强线粒体自噬能够抑制高糖诱导的细胞衰老。进一步研究发现高糖环境下线粒体自噬障碍通过线粒体ROS引起细胞衰老。然后通过不同拮抗剂筛选发现HG对线粒体自噬的抑制作用主要针对线粒体自噬体形成环节。进一步通过RT-PCR筛选发现高糖导致线粒体自噬体形成调控蛋白PINK1和OPTN表达异常，可能是导致线粒体自噬障碍的原因。我们通过调控其蛋白表达水平，结果发现PINK1过表达不能增加HG诱导的线粒体自噬，而OPTN过表达能够增强HG线粒体自噬，抑制衰老。并且在体内验证发现DN患者OPTN表达明显降低，并且和疾病进展密切相关。本研究证明了OPTN介导的线粒体自噬在糖尿病肾病肾小管应激性衰老中的保护作用。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2篇SCI文章（总影响因子9.4，单篇最高5.97），1篇中文论文。研究成果在2016年全国肾脏病学术年会进行大会发言，被选为2017年全国肾脏病年会的优秀壁报。资助培养2名硕士研究生。