Klotho蛋白在缺血再灌注急性肾损伤中的抗氧化应激机制研究

急性肾损伤（AKI）为临床常见的严重疾病，预后差，迄今尚缺乏特异有效的治疗手段。AKI的发病机制复杂，其中缺氧和氧化应激是介导急性肾损伤的一个重要因素。AKI过程中伴随着细胞的死亡，自噬（Autophagy）是近年来发现的一种细胞死亡表现，然而自噬对缺血再灌注肾损伤（I/R）究竟起保护还是损伤的作用目前尚存在争议。Klotho蛋白主要表达在肾小管上皮细胞，有抗衰老、抗氧化和抗凋亡作用，研究发现AKI中有氧化应激损伤参与，Klotho在AKI的发生发展中起重要作用。非AKI研究显示Klotho的抗氧化应激和凋亡作用与可能与介导叉头转录因子O(FoxO)蛋白的磷酸化有关。那么I/R损伤是否也可以通过诱导FoxO的磷酸化而发挥氧化应激作用，造成肾组织损伤，肾脏功能受损尚无不清楚。.本项目通过对肾I/R后小鼠全身和肾脏局部Klotho表达情况、肾功能、肾小管上皮细胞的凋亡和自噬情况的动态观察，通过观察低氧/再氧化和H2O2 刺激TCMK-1细胞后细胞的活力、凋亡和自噬以及Klotho的表达情况，并结合对心脏手术后AKI和非AKI患者术前术后多个时间点的临床资料、生化检查、血和尿Klotho水平的检测，明确了肾I/R后机体Klotho表达的动态变化趋势，证明了Klotho蛋白在I/R急性肾损伤中的肾保护作用及抗凋亡，促自噬作用。并通过细胞转染技术，成功获得了稳定高表达Klotho基因的TCMK-1细胞株。利用这一技术以及补充可溶性Klotho蛋白发现外源性或内源性上调机体Klotho蛋白水平可以预防I/R和氧化应激引起的AKI的发生，进一步证明Klotho的肾保护作用可能是通过抑制细胞凋亡或抗氧化应激作用实现的。此外本研究还发现在I/R引起的AKI的发生发展过程中，肾小管上皮细胞的自噬数目增加，抑制或刺激自噬可以影响肾小管上皮细胞对I/R损伤的易感性，进一步证实了自噬在AKI中发挥着肾保护作用，调节mTOR及其下游底物P70S6K、4E-BP1的磷酸化水平可能可以调节肾小管上皮细胞的自噬水平；补充外源性可溶性Klotho蛋白也可有提高细胞自噬水平，这一作用可能通过抑制肾小管细胞低氧/复氧后IGF-1/Akt/FOXO1通路的磷酸化及促进FOXO1蛋白的核转位而实现的。这些结果为将来进一步将Klotho作为AKI干预治疗的靶目标、防治AKI的发生发展，改善预后提供了理论依据。