Autophagy | 东北农业大学于文会/姜晓文发现改善肾纤维化的潜在新策略

肾纤维化是慢性肾脏疾病（CKD）的典型病理变化。上皮间质转化（EMT）是主要的阶段。巨自噬/自噬的激活在EMT过程中起着至关重要的作用。番茄红素（LYC）是一种高抗氧化的类胡萝卜素，具有抗炎、抗凋亡和调解自噬等药理效应。

2023年11月30日，东北农业大学于文会及姜晓文共同通讯在Autophagy 在线发表题为“LYC inhibits the AKT signaling pathway to activate autophagy and ameliorate TGFB-induced renal fibrosis”的研究论文，该研究展示了LYC在激活线粒体自噬并改善肾纤维化方面的具体机制。GO和KEGG的富集分析结果显示，LYC在自噬方面具有较高的富集值。该研究展示了LYC缓解了异味酸I（AAI）诱导的PINK1、TGFB/TGF-β、p-SMAD2、p-SMAD3和PRKN/Parkin的细胞内表达，招募了MAP1LC3/LC3-II和SQSTM1/p62的表达，降低了线粒体膜电位（MMP），并改善了小鼠的肾纤维化。

该研究同时用Bafilomycin A1（Baf-A1）、AAI和LYC干预NRK52E细胞时，细胞内MAP1LC3-II和SQSTM1的表达显著增加。在体外和体内用CQ、AAI和LYC处理时，肾组织和细胞显示了类似的结果，LYC对AAI激活的SMAD2-SMAD3信号通路的抑制作用减弱。分子对接模拟实验证明，LYC稳定地结合到AKT活性位点。在细胞用AAI和GSK-690693干预后，PINK1、PRKN、MAP1LC3-II、BECN1、p-SMAD2和p-SMAD3的表达增加，SQSTM1的表达减少。然而，SC79抑制了自噬并逆转了LYC对EMT的抑制作用。结果表明，LYC可以通过抑制AKT信号通路来激活线粒体自噬，减轻肾纤维化。

肾小管间质纤维化常见于进行性慢性肾病（CKD），其特征是肾组织中的小管萎缩和细胞外基质（ECM）的积聚。通常，肾纤维化与肾脏中炎症和氧化应激的产生有关。由于纤维化被认为是不可逆转的，抑制间质纤维化的进展被视为一种保护防止CKD发展的潜在策略。阿魏酸I（AAI）是存在于马兜铃属和细辛属草药中的一种有毒化合物。含有AA的草药的慢性使用会导致肾毒性，最终发展为终末期肾病。

阿魏酸性肾病在临床上表现为迅速进行性的纤维性间质性肾炎，其主要致病机制是氧化应激、小管细胞凋亡、炎症和纤维化。越来越多的研究表明，肾纤维化与上皮间质转化（EMT）有关。由于细胞中TGFB/TGF-β（转化生长因子，β）的表达水平与EMT和ECM的产生密切相关，它被认为是肾纤维化和CKD的强大介质。已经证明，在小鼠肾脏中过表达TGFB会激活肾小管间质纤维化和肾小球硬化。因此，TGFB是肾纤维化的潜在关键驱动因素。

模式机理图（

源自Autophagy ）

巨自噬是一种依赖溶酶体降解的细胞自我更新过程。在正常生理条件下，自噬能够识别和降解受损蛋白质和过剩的受损细胞器，然后释放降解产物以维持细胞内稳态。自噬对于细胞的稳态和功能至关重要，并且在病理和生理条件下也是一种应激反应机制。自噬功能障碍有助于多种疾病的发病机制。研究表明，链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠表现出自噬缺陷。线粒体在小管上皮细胞中富集，以满足高代谢能量需求。当线粒体中ATP产生不足、线粒体动力学缺陷和线粒体发生氧化应激时，就会导致各种肾脏疾病。目前，线粒体自噬被认为是能量紧缺期间的一个重要降解途径，对于维持线粒体正常功能至关重要。PINK1（PTEN诱导的假定激酶1）可以通过招募和激活PRKN/Parkin（parkin RBR E3泛素蛋白连接酶）来触发线粒体自噬。由PINK1和PRKN介导的纤维吞噬能力可以改善线粒体功能。

越来越多的研究表明，体内自噬水平与器官纤维化的发展密切相关。异常的自噬可以被视为纤维化发病机制之一。例如，恢复肝细胞的自噬活性能够减轻肝纤维化的发展。使用增强自噬的药物能够促进突变SERPINA1/α1-抗胰蛋白酶Z的降解并减轻肝纤维化。此外，一种特定的抑制剂（AC-73）已被证明通过靶向BSG/CD147来激活自噬并减轻三硝基苯磺酸引起的慢性结肠炎相关的肠道纤维化。最近的研究更多地证实，慢性自噬缺陷或自噬功能障碍可能加速肾脏纤维化。因此，理论上，通过靶向自噬机制可能有助于改善CKD的发展。

番茄红素（LYC）是番茄中发现的主要植物化学物质，属于类胡萝卜素。LYC具有抗氧化、抗炎、抗菌和抗衰老的作用，并且在几种癌症疾病中已被证明具有潜在的益处，如前列腺癌、乳腺癌和胃癌。已经证明，自噬水平在LYC介导的药理效应中起到关键作用。LYC能够通过防止氧化应激引起的自噬损伤并直接激活胰腺腺细胞中的自噬来改善胰腺炎。LYC可以通过激活PI3K（磷脂酰肌醇3激酶）-AKT（蛋白激酶B）/蛋白激酶B信号通路来促进MPC5肾小球细胞中的自噬活性，从而抑制高糖诱导的凋亡。AKT是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，是PI3K的关键中介。PI3K-AKT被认为是细胞中的一个关键信号传导通路，因为它在炎症反应和细胞自噬中发挥关键的调节作用。

已经证明，moriferin通过抑制PI3K-AKT-MTOR信号通路来促进自噬过程，从而逆转IL1B诱导的炎症。此外，作者先前的研究结果显示，长期喂养AAI的小鼠出现了肾小管上皮细胞中大量受损线粒体的病理情况和肾脏纤维化。LYC缓解了AAI诱导的肾脏炎症和凋亡。但LYC是否能影响AAI诱导的肾脏纤维化尚不清楚。大量研究已经证实自噬与EMT之间存在密切联系。因此，在这项研究中，作者想验证LYC是否对AAI诱导的肾脏纤维化具有改善作用，以及其特定作用机制是否与AKT信号通路和线粒体自噬的调节有关。

原文链接：

https://doi.org/10.1080/15548627.2023.2287930

转自：“iNature”微信公众号

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