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目的:随着生活习惯的改变和膳食结构的失衡,肥胖率逐年提高。目前,全球约有33%的成年人超重,美国约有60%人口超重或肥胖,而中国的肥胖人口数量已超过美国居于世界首位,高达2.5亿。肥胖症患者将面临巨大的健康隐疾,也会造成未来医疗庞大支出。肥胖的一个核心表现是伴随着代谢综合征,代谢综合征是指同时存在肥胖、糖尿病、血脂异常和心血管疾病。肥胖患者体内增多的脂肪细胞不但用于储存甘油三酯和胆固醇,还分泌大量的脂肪因子、炎症因子和趋化因子,使机体长期处于慢性炎症状态。同时,肥胖患者的脂肪分解能力大幅提高,大量游离脂肪酸（free fatty acids,FFAs）释放入血,流入周围组织（例如肝脏和骨骼肌）,造成组织脂毒性。近几年流行病学研究表明,肥胖是慢性肾病（chronic kidney disease,CKD）和终末期肾病发病率增加的独立危险因素。在长期高血脂状态下,肾脏中也会蓄积过多的脂质,脂毒性会激活肾脏中促炎、促纤维化和凋亡通路,从而引起细胞损伤和肾功能不全。研究表明,长期高脂饮食（high-fat diet,HFD）可导致肥胖和代谢综合征,改变小鼠肾脏脂质代谢,引起溶酶体功能障碍,导致肾脏损伤。脂毒性会损伤线粒体,进而诱发氧化应激和内质网应激。线粒体在细胞代谢和能量生成中发挥着关键的作用。线粒体是活性氧（reactive oxygen species,ROS）产生的主要来源,并含有一系列自毁性凋亡因子促进细胞程序性死亡。线粒体通过不断的融合和裂变来维持细胞稳态,以应对代谢和环境压力（如营养摄入过多）。融合是指通过混合部分受损线粒体的内容物来缓解压力,而裂变会产生新的线粒体。同时裂变也有助于质量控制,通过裂变可以去除受损的线粒体并在细胞高应激状态下促进细胞凋亡。裂变由动力蛋白家族成员:动力蛋白相关蛋白1（dynamin-related protein1,Drp1）所调控。当细胞内Ca2+或ROS增多时,线粒体的平衡被打破,引起线粒体过度裂变并影响线粒体的分布。在此情况下,Drp1在胞质中转移到线粒体周围形成螺旋状结构,收缩并切断内外膜进而促进裂变。在此过程中,线粒体膜通透性的增加促使细胞色素c由线粒体基质释放到胞质中去,并与凋亡蛋白酶激活因子-1结合生成一种凋亡小体复合物,激活下游的半胱氨酸酶调节的凋亡通路。在急性肾损伤和CKD的实验模型中,已有研究将ROS和线粒体功能障碍与肾损伤的关系联系起来,但是有关长期HFD导致肾脏损伤的具体机制尚未明确。肥胖引发的慢性高血糖和高血脂会导致过多的营养物质流入肾脏。本实验旨在探究:长期HFD状态下,肾脏由于脂质异位蓄积造成脂代谢紊乱和纤维化途径的激活,进而导致肾脏在营养过剩中受损;进一步阐明HFD诱导氧化应激和线粒体功能障碍导致肾小管细胞过度凋亡的作用机制。研究方法:1、6-8周龄雄性C57BL/6小鼠给予长达16周的低脂饮食（low-fat diet,LFD）或HFD喂养,检测小鼠体重、血脂、空腹血糖、肾功能、血浆中炎症因子的表达以及葡萄糖耐量和胰岛素抵抗的情况。2、H&E染色观察小鼠肝脏病理改变;Western blot和Real-time PCR检测肝脏和肾脏中脂肪合成相关因子的水平;用分析试剂盒测定肾脏胆固醇和甘油三酯的含量;Real-time PCR检测小鼠腹部脂肪中促炎因子、趋化因子和瘦素（leptin,LEP）的m RNA水平。3、PAS染色观察小鼠肾脏结构变化,透射电镜检测肾小球基底膜厚度、足细胞的形态和线粒体形态学改变;Western blot检测纤维化调控途径相关蛋白的表达。4、DCFH-DA探针法检测ROS水平;TUNEL染色检测肾小管上皮细胞凋亡小体数量;Western blot检测凋亡相关因子相关蛋白的表达。5、体外培养肾脏组织,给予ROS抑制剂后,检测肾脏氧化应激、线粒体裂变及凋亡相关指标的变化。6、HK-2细胞及SV 40 MES 13细胞经高糖（high glucose,HG）、肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factorα,TNFα）（30ng/ml）和（或）棕榈酸（palmitoleic acid,PA）（100μM）预处理后,采用DCFH-DA探针法检定ROS的产生,评价氧化应激水平;Mitotrack Red荧光染色法和JC-1染色法检测细胞线粒体膜电位的变化,评价线粒体的功能;Western blot检测细胞中脂质代谢、氧化应激、线粒体功能障碍、凋亡等相关蛋白水平。结果:1、HFD喂养16周的C57BL/6小鼠出现肥胖、糖尿病和肾功能不全的情况,表现为血浆中胆固醇、甘油三酯和FFAs含量升高,并且出现葡萄糖和胰岛素耐受的情况,肾脏功能严重受损表现为血尿氮素和肌酐在血浆中积蓄,肾脏中滤过屏障破坏,尿微量白蛋白增高。2、HFD喂养显著增加了肾脏中甘油三酯和胆固醇的含量,激活了胆固醇和甘油三酯的合成途径。3、HFD喂养小鼠的肾小管和肾小球损伤明显,分别表现为肾小球滤过屏障严重受损及肾小管细胞凋亡增加。4、HFD喂养增加了肾小管细胞的氧化应激,诱导线粒体分裂,从而激活线粒体凋亡途径。5、ROS抑制剂可以降低肾小管细胞的氧化应激,保护线粒体,抑制凋亡的发生。6、在HK-2和系膜细胞培养中,HG、PA和TNFα能够激活脂质合成途径、增加氧化应激、促进线粒体分裂和激活凋亡途径,而使用ROS抑制剂阻断ROS合成后,上述情况均得到改善。结论:长期HFD喂养可导致肾脏脂代谢紊乱和肾小球纤维化,可能是肾脏中脂质异位积聚、氧化应激增加和线粒体功能障碍造成的,这些都促进了细胞程序性死亡。阻断ROS的生成能够保护线粒体,进而起到保护肾脏的作用,为临床上治疗肥胖相关性肾损伤提供新的治疗思路。