成纤维细胞能量代谢重编程在肾间质纤维化中的作用及机制研究

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慢性肾脏病(Chronic kidney diseases,CKD)通常导致肾间质纤维化。尽管近年来对肾间质纤维化分子机制的研究有巨大进展,但是对其关键的机制仍不明确,并且目前仍然缺乏有效的方法治疗肾间质纤维化。在第一部分研究中,我们首先证明了肾脏间质成纤维细胞的活化与增殖参与了肾间质纤维化。随后我们应用糖代谢基因微阵列检测方法发现细胞能量代谢重编程参与了肾间质纤维化,表现为代谢方式由氧化磷酸化向有氧糖酵解转换。最后我们发现2-脱氧葡萄糖(2-deoxyglucose,2-DG)能够通过抑制有氧糖酵解代从而有效抑制UUO术后肾脏间质成纤维细胞的活化以及细胞外基质的聚积。因此我们推测细胞能量代谢重编程可能是肾间质纤维化不断进展的关键。慢性肾脏病(chronic kidney disease,CKD)是目前威胁人类健康的全球性公共卫生难题,社会和家庭都不得不为之承担巨大的医疗经费负担。尽管近年来人们在临床实践和基础研究方面对CKD进行了大量的研究,但肾间质纤维化的关键机制目前仍不清楚且迄今为止还没有能够有效阻止肾功能不全进行性发展的治疗措施或药物。在第二部分研究中,我们首先在体外证明了成纤维细胞的活化参与肾间质纤维化过程且活化的肌成纤维细胞处于增殖状态。随后通过生物能量代谢仪监测以及基因微阵列检测等方法我们充分证明了成纤维细胞活化后代谢方式由氧化磷酸化向有氧糖酵转换,即发生代谢重编程。进一步我们发现成纤维细胞有氧糖酵解代谢终产物乳酸进一步促进了其自身的活化与增殖。最后我们应用糖酵解抑制剂DCA和2DG显著改善了 TGF-β1诱导的成纤维细胞活化与增殖。近年来慢性肾脏病的发病率显著升高,已成为危害人类健康的全球性公共卫生难题。肾小管间质纤维化是各种原因引起慢性肾脏病的共同病理学特征。在前两部分的研究中,我们从体外实验至体内试验充分证明了纤维化过程中,肾间质成纤维细胞发生代谢重编程,具体表现为代谢方式从氧化磷酸化转换至有氧糖酵解,我们观察到丙酮酸激酶作为糖酵解通路中最后一个限速酶,其表达显著升高。在第三部分研究中,我们在体内和体外均证明纤维化过程中肾间质成纤维细胞M2型丙酮酸激酶(PKM2)表达升高,随后我们还发现人肾穿刺活检标本中PKM2阳性的肌成纤维细胞数目与肾间质纤维化严重程度相关。进一步过表达成纤维细胞PKM2可以有效诱导NRK-49F细胞活化并使细胞糖酵解代谢水平增加。最后我们证明抑制肾间质成纤维细胞糖酵解代谢,尤其是靶向下调肾间质成纤维细胞PKM2表达可以有效延缓肾间质纤维化的发生发展。因此我们认为PKM2不仅可以用作慢性肾脏病的诊断和预后判断,还可以成为治疗慢性肾脏病的新靶点。
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