Toll样受体4信号通路在PGC-1α介导调节糖尿病肾病肾小管上皮细胞线粒体氧化损伤中的作用

Recent researches proved that peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha (PGC-1α) could protect tubules from oxidate injury in patient with diabetic nephropathy(DN) by regulating transcription factors such as NRFs and activity of respiratory chain of mitochondria. In addition, reactive oxygen species(ROS) could regulate the function of mitochondria, inducing the dysfunction of the targeted organs through Toll 1ike receptor4 (TLR4) signal pathway. These indicated that TLR4-PGC-1α pathway might play an important role in regulating the high glucose-induced -induced oxidative injury of mitochondria in tubulus. The aim of this study is to investigate the role of TLR4-PGC-1α pathway in the mitochondrial oxidative injury induced by high glucose in the tubules in the DN patients.

既往糖尿病肾病肾小管氧化应激损伤研究中发现，过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅助激活因子（PGC-1α）基因通过调节NRFs等转录因子，调节高葡萄糖诱导的线粒体呼吸链活性，保护肾小管上皮氧化应激损伤。而内源性生成的活性氧簇（ROS）可以作为内源性配体，与Toll样受体4(Toll．1ike receptor4，TLR4)结合，通过其信号转导通路，通过影响线粒体的功能，造成器官本身的损伤以及功能障碍。有研究正式PGC-1α与TLR4：NF-kB通路有密切的相关性。因此我们推测，TLR4 信号通路有可能是PGC-1α调节糖尿病肾病肾小管线粒体氧化损伤的新机制。本研究通过研究在高葡萄糖环境下肾小管上皮细胞中TLR4 -PGC-1α信号通路与线粒体氧化损伤之间的关系，探讨高糖引起糖尿病肾病肾小管损伤的可能新机制。

目前研究证实，在糖尿病肾病（DKD）发病中的作用，内源性生成的活性氧簇（ROS）导致的肾小管损伤在DKD进展过程中起着重要的作用，但其体内作用及分子机制仍待阐明。Toll样受体（TLRs）属于模式识别受体。有研究证实，Toll 样受体4(Toll 1ike receptor4，TLR4)基因敲除的DKD小鼠与野生型DKD小鼠相比，肾皮质NF-κΒ的活化减轻和间质中巨噬细胞的浸润减少，提示TLR4在糖尿病肾病肾小管上皮细胞损伤中可能起着重要的作用。而ROS可以作为内源性配体，与TLR4结合，通过其信号转导通路，通过影响线粒体的功能，造成器官本身的损伤以及功能障碍。既往在心肌细胞研究中证实PGC-1α与TLR4：NF-kB通路有密切的相关性。既往糖尿病肾病肾小管氧化应激损伤研究中发现，过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅助激活因子（PGC-1α）基因通过调节NRFs 等转录因子，调节高葡萄糖诱导的线粒体呼吸链活性，保护肾小管上皮氧化应激损伤。因此我们推测，TLR4 信号通路有可能是PGC-1α调节糖尿病肾病肾小管线粒体氧化损伤的新机制。在本项目资助下，本研究在DKD患者水平、细胞水平、动物模型水平，通过研究在高葡萄糖环境下肾小管上皮细胞中TLR4-PGC-1α信号通路与线粒体氧化损伤之间的关系，探讨高糖引起糖尿病肾病肾小管损伤的可能新机制。.我们在研究中发现，糖尿病肾病患者肾活检组织肾小管上皮细胞表达TLR4较对照组明显升高，并与肾小管间质慢性化评分呈正相关性。在细胞水平，高葡萄糖刺激HK-2细胞后，TLR4的表达增加，NF-κB磷酸化，caspase-3的表达增多，PGC-1α的表达减少，线粒体形态改变，Cyt C重分布以及细胞凋亡增加，而TLR4和NF-κB的阻断剂逆转了上述高葡萄糖导致的变化。过表达PGC-1α抑制了高葡萄糖所致的线粒体膜电位的丢失，caspase-3表达和细胞凋亡的增加。此外，过表达PGC-1α并没有降低TLR4的表达及NF-κB的磷酸化。在dbdb糖尿病肾病小鼠动物模型中，也同样证实了细胞实验的相关结果。因此，我们得出结论，TLR4/NF-κB信号通路在高葡萄糖环境下肾小管上皮细胞线粒体功能障碍和线粒体相关的细胞凋亡中发挥着重要的作用，并且这一作用可能是通过调节下游PGC-1α的表达实现的。