AMPK—PGC-1α通路调控线粒体含量与ATP合成对AKI肾小管上皮细胞保护机制研究

The central aspect of AKI is the injury of renal tubular epithelial cells. Decrease of mitochondria quantity and scarcity of ATP are considered the typical characteristic of AKI. Normalization of ATP level may improve the injured renal tubular epithelial cells. The scarcity of ATP can be solved by promoting energy synthesis of mitochondria. Up-regulation of mitochondria quantity and enhancement of the activity of OXPHOS complexes may increase the ATP level. AMPK can act on the two aspects through the activation of PGC-1α. The pre-experiments of our team showed that AMPK activator could increase the quantity of mitochondria, decrease the apoptosis of renal tubular epithelial cells, and preserve the renal function. In our study, we will investigate the relationship between AMPK- PGC-1α and the synthesis of ATP in the in vivo and in vitro model. We will also study the mechanism of renal tubular epithelial cell protection under the activation of AMPK- PGC-1α.

肾小管上皮细胞损伤是急性肾损伤（AKI）的中心环节。受损伤肾小管上皮细胞线粒体含量减少及功能受损致ATP合成减少，使得小管上皮细胞损伤进一步加重，纠正细胞ATP缺乏则可望减轻小管上皮细胞损伤。促进小管上皮细胞线粒体生成与调控参与氧化磷酸化（OXPHOS）复合物含量及活性可以增加细胞ATP合成以缓解细胞ATP 缺乏。AMPK作为一种调控能量代谢的蛋白激酶，可通过PGC-1α及线粒体内蛋白激酶调控线粒体生成与OXPHOS复合物含量及活性。我们的预实验结果显示，激活AMPK能够减轻肾小管上皮细胞损伤以改善AKI大鼠肾功能。据此我们提出是否AMPK激活可通过调控线粒体生成及ATP合成以保护AKI肾小管上皮细胞？本研究将构建缺血/再灌注体内及体外模型，应用分子生物学、线粒体蛋白组学及高效液相色谱方法，探讨AMPK-PGC-1α调控线粒体生成及线粒体ATP合成以保护肾小管上皮细胞的机制。

急性肾损伤是一种在住院患者中发生率较高的肾脏疾病，发生急性肾损伤的患者不仅住院时间显著延长，部分患者还可能进展至慢性肾功能衰竭，因而如何有效干预急性肾损伤是肾脏病学研究的热点。在急性肾损伤发生过程中，肾小管上皮细胞的损伤是其中心环节，近期研究发现损伤因素所致的细胞衰老可能在细胞损伤过程中具有重要的作用，但对于急性肾损伤过程中细胞衰老的发生机制及干预细胞衰老对肾小管上皮细胞的保护作用尚无深入的研究。小管上皮细胞内含有丰富的线粒体，已知线粒体结构及功能的异常与小管上皮细胞的损伤密切相关，异常线粒体还可通过活化P53这一衰老调控关键因子而促进细胞衰老，因而我们推测在发生衰老的细胞中存在线粒体损伤-P53活化-细胞衰老这一机制，如能针对线粒体进行干预则可阻断细胞衰老的发生以保护受损伤的细胞。.基于以上研究背景我们的研究主要包括：1. 明确细胞衰老在急性肾损伤肾小管上皮细胞是否存在及其可能的发生机制；2. 寻找有效调控线粒体损伤-P53活化-衰老的干预手段；3. 在寻找到有效干预手段的基础上进一步探讨对外界损伤所致细胞衰老的发生机制。.我们的研究发现：在顺铂致肾小管上皮细胞急性肾损伤模型中，顺铂可诱导肾小管上皮细胞发生衰老，衰老的发生与P53活化、线粒体损伤以及细胞自噬的抑制密切相关。在此模型上我们进一步寻找能够有效干预细胞衰老以保护损伤肾小管上皮细胞的措施，我们发现NAC 与SRT1720可以达到上述要求。在对NAC减轻细胞衰老的机制研究中，我们证实NAC可保护线粒体、促进线粒体生成、下调P53的表达及活性、上调SIRT-1的表达、以及促进细胞自噬。进一步对NAC保护机制的研究证实NAC通过SIRT-1—P53通路发挥对细胞衰老的调控作用。.我们的研究在急性肾损伤模型中揭示了线粒体损伤、细胞衰老与细胞损伤间的关系，为保护急性肾损伤的肾小管上皮细胞提供了新的干预思路，同时对于应用NAC防治急性肾损伤的病理生理学机制提出了新的实验依据。