miR-21介导线粒体自噬与细胞焦亡对肾纤维化的影响及机制

Renal fibrosis is the ultimate common pathway for the development of chronic renal disease (CKD) to end-stage renal disease. Our previous study found that miR-21-5p can promote renal fibrosis through the regulation of mitochondria and related metabolic pathways. At the same time, through bioinformatics prediction, we found that miR-21-5p may have targeted regulation of multiple key molecules related to autophagy. Therefore, we speculate that miR-21-5p may play an important role in renal fibrosis by mediating mitochondrial autophagy, with NLRP3 inflammasome activation and pyroptosis, and promoting renal tubular epithelial cell injury and fibrosis. We will first explore the mechanism of miR-21-5p mediated mitochondrial autophagy and pyroptosis through the renal tubular epithelial cell fibrosis model. And with the animal model of renal fibrosis, it was observed whether miR-21-5p had a regulatory effect on mitochondrial function and renal fibrosis. Finally, the effects of mir-21-5p on mitochondria and renal fibrosis were verified by comparison of renal biopsy specimens from different degrees of CKD. The completion of this project will expound the effective mechanism of mitochondrial dysfunction to cause renal fibrosis and provide theoretical basis for further study of renal fibrosis.

肾纤维化是慢性肾脏病（CKD）发展至终末期肾病的最终共同通路。线粒体功能障碍严重影响CKD的转归，然而其机制尚不清楚。我们前期研究发现，miR-21-5p可以通过对线粒体及其代谢相关通路的调控，促进肾脏纤维化。同时，我们通过生物信息学预测发现，miR-21-5p对自噬相关多个关键分子均可能存在靶向调控。因此，我们推测miR-21-5p可能通过介导线粒体自噬，引起炎症小体活化及细胞焦亡，促进肾小管上皮细胞损伤及纤维化，从而在肾纤维化中发挥重要影响。我们将首先通过肾小管上皮细胞纤维化模型，探讨miR-21-5p介导线粒体自噬与细胞焦亡的机制；再通过肾纤维化动物模型，观察miR-21-5p对线粒体功能及肾纤维化是否具有调节作用；最后通过不同程度CKD患者肾活检标本的比较，验证miR-21-5p对线粒体及肾纤维化的影响，阐述线粒体功能障碍引起肾纤维化的有效机制，为肾纤维化的进一步研究提供理论依据。

慢性肾脏病（Chronic kidney disease, CKD）是一种极为复杂的肾脏疾病，其发病率在全球范围内逐渐升高，并最终将进展为终末期肾病，严重影响患者生命健康。肾脏纤维化（renal interstitial fibrosis, RIF），肾小管萎缩以及管周毛细血管缺失，是所有慢性肾脏病如原发性、继发性肾小球疾病及血管疾病等发展至终末期肾病的最终共同通路，且肾纤维化的程度与CKD的分期密切相关。然而，目前尚无治疗肾纤维化的有效方法。因此，阐明肾纤维化的机制对于遏制慢性肾脏病进展、阻止肾衰竭的发生具有重要意义。越来越多的研究提示，miRNA在多种疾病发生发展过程中发挥关键调节作用，但其在肾脏纤维化疾病中的作用及机制尚不明确。在本研究中，我们利用生物信息学、分子生物学、细胞生物学等多种技术相结合，采用TGF-β1刺激的HK-2细胞和单侧输尿管梗阻（UUO）小鼠作为体外和体内模型，首次发现肾小管上皮细胞纤维化过程中miR-21-5p表达升高，且miR-21-5p/Smad-7信号通路可能是介导匹格列酮抗纤维化作用，参与肾脏纤维化进程的重要途径。此外，miR-185-5p已被确定与TGF-β1诱导的肾纤维化有关，但其与内质网应激的关系尚未被完全揭示，本项目首次将miR-185-5p与内质网应激联系，体内外证实miR-185-5p通过下调ATF6，降低内质网应激相关蛋白的表达，抑制上皮细胞去分化，从而改善肾纤维化的作用机制。值得注意地是，在组织纤维化的发展过程中，炎症反应及炎症细胞产生的自由基诱导上皮-间充质转化也是参与肾脏纤维化进程的重要原因。葛根素是一种富含天然成分的中药，具有抗纤维化、抗炎和免疫调节等特性，然而，其对UUO介导的肾损伤的保护机制尚未完全阐明。本项目研究成果显示，葛根素可通过调节NF-κB p65/STAT3和TGFβ1/Smads通路抑制炎症因子的募集和细胞外基质的沉积，从而减轻UUO诱导的炎症和纤维化反应，最终逆转肾损伤。除此之外，本项目研究成果首次发现铁死亡可能是治疗5/6肾切除术诱导的CKD大鼠模型中肾损伤和纤维化的新靶点。综上所述，miR-21-5p、miR-185-5p、葛根素及铁死亡都可能为肾纤维化治疗的重要靶点，其可能为慢性肾脏疾病的科学研究及临床诊治提供新的思路。