RIP-3阻遏FOXO1/PGC1-α通路的机制及其在急性肾损伤中的作用

PGC1-α is the master regulator of mitochondrial function and biogenesis. Recent study has demonstrated that reduced PGC1-α in renal tubular epithelial cell play an important role on acute kidney injury (AKI). FOXO1 is a transcription factor of PGC1-α. We found that the down-regulated PGC1-α was attributed to the inhibited FOXO1 during AKI. However, the mechanism for the inhibition of FOXO1/PGC1-α pathway is unknown. Serine/threonine phosphorylation in specific domains determines the FOXO1 activity. We found that blockade of RIP-3, a serine/threonine protein kinases, could reduce the inhibition of FOXO1/PGC1-α pathway at AKI condition. Further, the CoIP result demonstrated that the FOXO1 interacted with PGC1-α at AKI condition. Therefore, we proposed a novel pathway of AKI that the RIP-3 could inhibit FOXO1 through phosphorylation and further down-regulate PGC1-α. We plan to study using ChIP, pull down, mass spectrum, and point mutant technique in vitro. Then the hypothesis will be confirmed in the AKI models generated by RIP-3 knock out and FOXO1 overexpression mice in vivo. Finally, the therapeutic effect of various RIP-3 inhibitors will be testified on AKI models. These works will provide new ideas and target for therapy of AKI.

PGC1-α是调控线粒体功能及再生的关键分子。最近研究表明，肾小管上皮PGC1-α下调是急性肾损伤（AKI）的重要机制。FOXO1是PGC1-α的转录因子，我们发现它在AKI时被抑制是肾小管PGC1-α在下调的原因。那么，阻遏FOXO1/PGC1-α的机制是什么？特定位点的丝/苏氨酸磷酸化是抑制FOXO1活性的关键。我们在AKI条件下观察到：①阻断丝/苏氨酸激酶RIP-3可保护FOXO1/PGC1-α通路被抑制；②CoIP结果表明RIP-3和FOXO1可相互结合。因此我们提出一条新的AKI信号通路：RIP-3磷酸化FOXO1，进而导致PGC1-α下调。课题拟用ChIP、pull down、质谱、基因突变等技术在体外研究；分别在RIP-3敲除和FOXO1过表达小鼠中验证这条信号通路在AKI中的作用；探索不同RIP-3抑制剂对AKI保护作用。这些工作将为治疗AKI提供新的理论依据和靶点。

研究背景.脓毒血症AKI预后不良，临床尚缺乏防治脓毒血症AKI的有效药物。内毒素及其所触发的炎症因子瀑布效应对肾小管上皮细胞损伤是引起脓毒血症AKI的重要因素，但具体机制尚不十分明确。叉头框转录蛋白O1（forkhead box O1，FOXO1）作为一种转录因子可在足细胞、肾小管上皮细胞、系膜细胞等多种肾实质细胞中广泛表达，并在糖尿病肾病、肾脏纤维化及狼疮性肾炎等多种肾脏疾病中发挥作用。但是在内毒素血症AKI中的研究尚缺乏。本研究拟探讨肾小管上皮细胞FOXO1在内毒素血症AKI中的作用及其相关机制。.研究内容.本项目具体主要从以下几方面进行研究：.1）应用脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）腹腔注射建立小鼠内毒素血症AKI模型。内毒素血症AKI小鼠肾小管上皮细胞FOXO1转录及表达均下调。与此同时，线粒体氧化磷酸化调控的关键基因-过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1-α（peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator 1-α，PGC1-α）的转录水平也明显下调。通过腺相关病毒病毒过表达FOXO1后，内毒素血症AKI小鼠肾功能改善、肾小管上皮线粒体损伤均明显改善，同时上调PGC1-α。.2）在体外实验中，进一步验证了动物实验相关结果。LPS可诱导HK-2细胞内FOXO1的转录及表达下调，并引起PGC1-α下调，导致HK-2细胞线粒体片段化、线粒体来源活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）增多、细胞存活率下降。过表达FOXO1则可上调PGC1-α、减少线粒体片段化及ROS产生，最终减轻细胞死亡。 .3）在HK-2细胞中沉默FOXO1，可导致PGC1-α下调，并产生类似于内毒素所诱导的线粒体损伤及细胞活性下降。HK-2细胞中所进行的免疫共沉淀-PCR显示FOXO1可结合PGC1-α的启动子区。这提示FOXO1下调介导内毒素血症AKI损伤有可能是通过转录下调PGC1-α所导致的。.科学意义.本研究显示，肾小管上皮细胞FOXO1下调介导了内毒素血症AKI肾小管上皮细胞损伤，过表达FOXO1可减轻内毒素所引起的肾小管上皮细胞线粒体损伤，该作用可能是通过调控PGC1-α所致。该研究阐明了内毒素血症AKI新的发病机制，同时为内毒素血症AKI防治提供新思路。