AMPK/TXNIP信号通路在糖尿病肾脏病线粒体氧化应激中作用的机制研究

Diabetic kidney disease (DKD) has been the leading cause of end-stage renal disease. Excessive activation of mitochondrial oxidative stress is considered to be a key process in the progression of DKD. The expression of thioredoxin-interacting protein (TXNIP), which increased mitochondrial reactive oxygen species(ROS) through inhibiting the activity of thioredoxin 2 (Trx2), increased in DKD. Our previous study showed that high glucose inhibited the phosphorylation of AMPK and increased oxidative stress, thus had a promotion of mesangial cell proliferation and expression of extracellular matrix, which lead to glomerular sclerosis. Further investigations found that ChREBP, which located in the promoter of TXNIP, was regulated by AMPK. Therefore, we make an assumption that the mechanism of MCs proliferation and extracellular matrix accumulation resulted from decreasing AMPK phosphorylation is related to increasing TXNIP expression, low activity of Trx2 and thus increasing mitochondrial ROS. Here, we intend to prove the hypothesis through some cell experiment technology such as siRNA, TXNIP transfection, and the change of kidney function, mitochondrial oxidative stress in renal cortex of TXNIP knockout DKD mice, which may be beneficial to the recognization of the role of mitochondrial oxidative stress in the progression of DKD.

糖尿病肾脏疾病（DKD）是终末期肾病的主要原因。线粒体氧化应激过度激活被认为是DKD启动的中心环节。硫氧还蛋白结合蛋白（TXNIP）通过抑制硫氧还蛋白2（Trx2）的活性，可增加线粒体ROS。而TXNIP在DKD中表达增加。我们的研究显示高糖抑制系膜细胞（MCs）中AMPK的磷酸化，增加氧化应激水平，促进细胞增殖及ECM增加，加速肾小球硬化。而TXNIP启动子上存在AMPK的作用位点。因此，我们推测“AMPK磷酸化水平下降引起TXNIP表达上升，继而抑制Trx2蛋白的活性，导致线粒体ROS增加”是MCs细胞增殖及ECM增加的新机制。为此，我们拟建立高糖系膜细胞模型，应用siRNA、细胞转染等分子生物学技术，在细胞层次上证明该假说，并通过敲除TXNIP基因观察DKD小鼠肾脏功能、肾皮质线粒体氧化应激等变化验证TXNIP在DKD中的作用，为明确线粒体氧化应激在DKD中的作用提供新的认识。

背景：.糖尿病肾脏疾病（DKD）是终末期肾病的主要原因。线粒体氧化应激过度激活被认为是DKD启动的中心环节。硫氧还蛋白结合蛋白（TXNIP）通过抑制硫氧还蛋白2（Trx2）的活性，可增加线粒体ROS。而TXNIP在DKD中表达增加，且已被证实参与DKD的发病过程。.主要内容：.我们通过高糖环境刺激肾小球系膜细胞(GMCs)和C57BL/6小鼠DN模型，观察甘草酸(GA)处理后及转染miR-301b抑制剂下调miR-301b后，TXNIP、氧化应激及肾脏纤维化指标的变化，探讨了microRNA-301b (miR-301b)对TXNIP的调控影响及其在DKD中的作用。.结果：.miR-301b抑制剂显著降低GA诱导的GMCs活性氧(ROS)和TXNIP水平的降低，导致AMPKα通路的失活，引起超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)水平的升高。在动物实验中，GA可减少DKD小鼠尿蛋白，改善肝、肾和血脂指标，而miR-301b抑制剂削弱了上述作用。此外，miR-301b抑制剂还抑制了GA诱导的肾小球肥大的改善，导致系膜基质扩张，基底膜增厚，胶原沉积加重，足细胞足突宽度变宽。.科学意义：.本研究明确了miR-301b下调可促进DKD进展。miR-301b下调可通过上调TXNIP的表达，降低AMPKα的表达，降低ACCα和SREBP-2的水平，从而削弱GA对DN的体内外保护作用。本研究进一步证实了TXNIP在DKD发展中的作用。同时也发现miR-301b通过下调TXNIP改善DKD各项指标，因此可能成为DKD诊断和治疗的新靶点。