『CKD治療新靶點』武漢協(xié)和醫(yī)院張春教授團隊揭示UCP1緩解腎間質(zhì)纖維化進展的機制！
2023年8月，華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬協(xié)和醫(yī)院張春教授研究團隊在Journal of Translational Medicine (IF 7.4) 上發(fā)表題為“UCP1 alleviates renal interstitial fibrosis progression through oxidative stress pathway mediated by SIRT3 protein stability”的研究論文。文章揭示UCP1表達上調(diào)通過穩(wěn)定SIRT3抑制氧化應(yīng)激的發(fā)生，從而減少EMT和ECM的積累，最終緩解腎間質(zhì)纖維化，研究結(jié)果為CKD的治療提供了新的指導和靶點。
研究背景
腎間質(zhì)纖維化是不同病因慢性腎臟疾病(CKD)進行性發(fā)展的共同途徑，是導致終末期腎臟疾病的主要病理基礎(chǔ)，目前還沒有針對腎間質(zhì)纖維化的特異性藥物。解偶聯(lián)蛋白1 (Uncoupling protein 1, UCP1)普遍存在于棕色脂肪中，是線粒體內(nèi)膜的核編碼蛋白，在調(diào)節(jié)能量代謝和線粒體穩(wěn)態(tài)中起重要作用。以往研究證明UCP1通過消除脂質(zhì)積累或抑制氧化應(yīng)激水平減輕急性腎損傷，然而UCP1在CKD發(fā)展中的生物學意義和潛在的調(diào)控機制尚不清楚。
研究結(jié)果
1、上調(diào)UCP1可顯著緩解腎間質(zhì)纖維化
作者發(fā)現(xiàn)腎間質(zhì)纖維化患者腎小管、UUO小鼠腎組織和TGF-β1刺激的HK2細胞中UCP1的表達明顯降低，提示UCP1可能參與了腎間質(zhì)纖維化的發(fā)生發(fā)展，隨后將Ad-UCP1注入小鼠腎皮質(zhì)，構(gòu)建UCP1表達上調(diào)的動物模型。蘇木精和Masson染色結(jié)果顯示，UUO模型中UCP1過表達明顯改善腎臟形態(tài)，減輕腎間質(zhì)纖維化；UCP1上調(diào)后，間充質(zhì)細胞標志物α-SMA過表達和上皮標志物E-cadherin缺失現(xiàn)象明顯改善，纖維化標志物Fibronectin的表達也隨之降低。
圖1.上調(diào)UCP1可減輕UUO小鼠的EMT、ECM積累和腎間質(zhì)纖維化
2、上調(diào)UCP1和CL316243治療通過抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)改善腎間質(zhì)纖維化
與腺病毒注射一致，CL316243（UCP1激活劑）處理也顯著降低了UUO模型中EMT水平和細胞外基質(zhì)沉積，進一步證實UCP1在腎間質(zhì)纖維化中的重要作用。作者利用ROS熒光檢測試劑盒檢測發(fā)現(xiàn)，TGF-β1刺激的HK2細胞中熒光強度顯著增加，而過表達UCP1后熒光強度下降；另一方面UCP1過表達明顯降低TGF-β1刺激的HK2細胞中MDA含量，并恢復抗氧化酶SOD2和CAT的表達，使用CL316243處理可產(chǎn)生相似的效果。體內(nèi)實驗中，注射Ad-UCP1和CL316243處理后，SOD2和CAT的表達明顯升高，而在UUO造模后，SOD2和CAT的表達降低。以上數(shù)據(jù)表明，上調(diào)UCP1和CL316243治療通過抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)改善腎間質(zhì)纖維化。
圖2. 上調(diào)UCP1和CL316243治療通過抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)改善腎間質(zhì)纖維化
3、UCP1通過調(diào)節(jié)SIRT3的穩(wěn)定性來緩解ROS的產(chǎn)生
研究表明，去乙?；揎椕窼IRT3可以提高ROS清除酶活性，穩(wěn)定線粒體功能，使相關(guān)乙酰化蛋白去乙?；?，從而抑制線粒體中ROS的積累。作者進一步探討了UCP1及SIRT3兩者間的相關(guān)性。免疫組化染色分析發(fā)現(xiàn)在UUO小鼠模型中，SIRT3的表達隨著間質(zhì)纖維化的加重以及TGF-β1刺激HK2細胞時間的延長而降低，此外SIRT3過表達改善了TGF-β1誘導的EMT、ECM聚集和ROS產(chǎn)生，同時過表達UCP1可顯著提高SIRT3的表達。下調(diào)SIRT3后，TGF-β1刺激組由UCP1過表達引起的EMT相關(guān)標志物和ROS減少得到顯著逆轉(zhuǎn)。綜上所述，UCP1在腎間質(zhì)纖維化中表達明顯下調(diào)，升高UCP1的表達通過穩(wěn)定SIRT3抑制氧化應(yīng)激的發(fā)生，從而減少EMT和ECM的積累，最終緩解腎間質(zhì)纖維化。
圖3. UCP1通過調(diào)節(jié)SIRT3的穩(wěn)定性來緩解腎間質(zhì)纖維化過程中ROS的產(chǎn)生
小結(jié)
研究結(jié)果表明UCP1是腎間質(zhì)纖維化的重要標志物，上調(diào)UCP1和CL316243治療可激活SIRT3蛋白穩(wěn)定性依賴的氧化應(yīng)激途徑，抑制EMT和ECM積累，緩解腎間質(zhì)纖維化的進展。這項研究確定了CKD治療的新靶點，并為開發(fā)新藥和聯(lián)合治療開辟了可能性。
圖4. UCP1在腎間質(zhì)纖維化中的作用和機制圖
