自噬对肾脏缺血再灌注损伤中尿液浓缩功能障碍的作用和机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81870465
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0502.泌尿系统损伤与修复
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Experimental acute renal failure (ARF) induced by ischemia/reperfusion (I/R) in rats manifests structural alterations in renal tubule epithelia in association with a variety of functional defects, prominent among which is an impairment of tubular reabsorption of sodium and water. Rats with ARF showed significant renal insufficiency, increased urine output, and high fractional excretion of urinary sodium. Consistent with this, immunoblotting and immunocytochemistry revealed that the kidney expression of renal aquaporins (AQPs, AQP1, 2, and 3) and sodium transporters (Na,K-ATPase, NKCC2, NHE3, and NCC) in ARF rats was significantly decreased compared to sham-operated control rats. These results suggested that these proteins at least partly contribute to the urinary concentrating defect in response to acute renal failure. .Autophagy is a catabolic process that degrades damaged proteins and organelles in mammalian cells and has a vital role in maintaining cellular homeostasis. Autophagy has been demonstrated to participate in experimental acute renal failure induced by ischemia/reperfusion, but whether autophagy regulates aquaporins to mediate urinary concentrating defect is unknown. .LC3B and p62 are one of the most important autophagy-related proteins. Our preliminary data demonstrated that p62 was increased in the kidney after reperfusion for 24 hrs with ischemia for 45 min, which LC3B was decreased. TDZD-8 attenuated the increased p62, decreased LC3B, and upregulation of NFkB; and also improved the polyuria and abolished the reduction of AQPs, NKCC2, and Na,K-ATPase in the kidney of renal I/R injury. In the cultured epithelial cells (IMCD3), Rapamycin significantly increased LC3B and p62 protein expression. IMCD3 cells were treated with antimycin and 2-DG rapidly to deplete intracellular ATP and induce hypoxia/reoxygenation cell model. Rapamycin significantly improved hypoxia/reoxygenation induced downregulation of LC3B and AQP1 protein expression in IMCD3 cells. The purpose of the present project is to investigate whether the activation of autophagy prevents downregulation of renal aquaporins and sodium transporters in the kidney and whether activation of autophagy improves the polyuria and sodium loss observed in renal I/R injury. We will investigate 1) whether activation of autophagy prevents polyuria, kidney injuries, and downregulation of renal aquaporins and sodium transporters association with renal I/R; 2) whether blockage of autphagy in ATG5 knockout mice could cause an abnormal regulation of water and sodium in the kidney in renal I/R injury; 3) whether activation of autophagy directly regulates AQP1 and AQP2 expression in cell lines or primary cultured inner medullary collecting duct cells and what relevant cellular pathways are involved? The present project will provide us evidence that activation of autophagy has a therapeutic potential in preventing urinary concentrating defect in association with renal ischemia/reperfusion injury.
肾脏缺血再灌注(I/R)可诱导急性肾脏损伤和肾脏水钠代谢失调,水通道蛋白(AQP)和钠转运体表达下降是其重要的分子机制。自噬反应在肾脏I/R时会出现一系列动态变化,但自噬是否影响AQPs表达进而参与水钠代谢调节未有报道。我们的前期工作表明肾脏I/R时激活自噬可以改善肾功能损伤和炎症反应,缓解水通道蛋白减少;肾脏IMCD3细胞株中自噬激活可以抑制细胞缺氧复氧引起的AQP1表达下调。我们因此提出假设:肾脏I/R损伤中激活自噬有利于炎症相关因子的清除,上调肾脏AQPs和钠转运体蛋白表达,进而改善尿液浓缩功能。本项目拟研究(1)利用Atg5基因敲除小鼠,研究阻断自噬流后是否加重肾脏I/R引起的尿液浓缩功能异常;(2)自噬流激活改善尿液浓缩功能的分子机制;(3)在细胞水平阐明自噬调节AQP1和AQP2表达的信号通路。本研究将为临床治疗急性肾脏损伤肾脏浓缩功能障碍提供新的研究思路。

结项摘要

肾脏缺血再灌注可诱导急性肾脏损伤,表现为肾脏水钠代谢失调,水通道蛋白(aquaporin, AQP)表达下降是其重要的分子机制。当细胞受到饥饿、低氧等应激刺激时,会启动自噬相关基因,进行自噬降解过程,维持机体稳态。自噬反应在肾脏I/R时会出现一系列动态变化。本项目的研究目的是探索自噬调节肾脏缺血再灌注损伤中水通道蛋白表达的作用和机制。我们利用自噬激动剂TDZD-8研究自噬的激活对大鼠肾脏缺血再灌注(I/R)损伤的保护作用。肾脏I/R损伤大鼠尿量明显增多,肌酐清除率显著降低;自噬激动剂TDZD-8(GSK-3β抑制剂)预处理明显缓解I/R大鼠的多尿症状,增加肌酐清除率,降低肾脏损伤因子KIM-1和NGAL的mRNA水平,对肾功能的损伤有一定的保护作用。给予TDZD-8干预能够升高AQP1和2的蛋白及mRNA水平。在分子机制研究中,我们发现TDZD通过激活自噬改善肾脏上皮细胞IMCD3细胞缺氧/复氧引起的AQP1表达下调。敲减细胞中的自噬相关Atg5基因后,可明显阻断TDZD的保护作用。提示自噬对AQP1的上调有密切的联系。细胞缺氧和复氧可以明显增加炎症小体的组分NLRP3和IL-1β的表达,TDZD-8可以明显抑制这二者的上调。同时免疫荧光共定位结果发现增加的自噬标志物LC3B可能参与炎症小体衔接蛋白ASC的清除,从而改善HR引起的炎症小体激活。直接给予细胞炎症因子IL-1β刺激可以抑制自噬流的进展,从而抑制AQP1的清除。因此,我们得出结论:肾脏缺血再灌注诱导的急性肾脏损伤可以抑制自噬,减少对炎症因子IL-1β清除,增多的IL-1β可以下调AQP1的表达,肾脏出现浓缩功能障碍。我们也在原代肾脏内髓集合管上皮细胞缺氧/复氧损伤发现自噬相关蛋白LC-3B 和LAMP1表达降低,AQP2表达下降、以及细胞内活性氧增加。本研究为水通道蛋白的调节机制提出新的理论,为治疗重症肾脏损伤提供新的思路。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Mechanosensitive Piezo1 channels mediate renal fibrosis.
机械敏感 Piezo1 通道介导肾纤维化
  • DOI:
    10.1172/jci.insight.152330
  • 发表时间:
    2022-04-08
  • 期刊:
    JCI INSIGHT
  • 影响因子:
    8
  • 作者:
    Zhao, Xiaoduo;Kong, Yonglun;Liang, Baien;Xu, Jinhai;Lin, Yu;Zhou, Nan;Li, Jing;Jiang, Bin;Cheng, Jianding;Li, Chunling;Wang, Weidong
  • 通讯作者:
    Wang, Weidong
HDAC3 Inhibition Improves Urinary Concentrating Defect in Hypokalaemia by Promoting AQP2 Transcription
HDAC3 抑制通过促进 AQP2 转录改善低钾血症的尿液浓缩缺陷
  • DOI:
    10.1111/apha.13802
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Acta Physiol (Oxf)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xu Long;Xie Haixia;Hu Shan;Zhao Xiaoduo;Han Mengke;Liu Qiaojuan;Feng Pinning;Wang Weidong;Li Chunling
  • 通讯作者:
    Li Chunling
GSK-3β inhibitor TDZD-8 prevents reduction of aquaporin-1 expression via activating autophagy under renal ischemia reperfusion injury
GSK-3β抑制剂TDZD-8通过激活肾缺血再灌注损伤下的自噬来防止水通道蛋白-1表达的减少
  • DOI:
    10.1096/fj.202100549r
  • 发表时间:
    2021-08-01
  • 期刊:
    FASEB JOURNAL
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Liu, Qiaojuan;Kong, Yonglun;Li, Chunling
  • 通讯作者:
    Li, Chunling
Tubular Mas receptor mediates lipid-induced kidney injury.
管状Mas受体介导脂质诱导的肾损伤
  • DOI:
    10.1038/s41419-020-03375-z
  • 发表时间:
    2021-01-21
  • 期刊:
    Cell death & disease
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Kong Y;Zhao X;Qiu M;Lin Y;Feng P;Li S;Liang B;Zhu Q;Huang H;Li C;Wang W
  • 通讯作者:
    Wang W
Activation of TGR5 restores AQP2 expression via the HIF pathway in renal ischemia-reperfusion injury
在肾缺血/再灌注损伤中,TGR5 的激活通过 HIF 途径恢复 AQP2 的表达。
  • DOI:
    10.1152/ajprenal.00577.2020
  • 发表时间:
    2021-03-01
  • 期刊:
    AMERICAN JOURNAL OF PHYSIOLOGY-RENAL PHYSIOLOGY
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Han, Mengke;Li, Suchun;Li, Chunling
  • 通讯作者:
    Li, Chunling

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其他文献

活性氧自由基在肾小管上皮细胞necroptosis中的作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    肾脏病与透析肾移植杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董伟;张舒;陈源汉;李志莲;李锐钊;史伟;王蔚东;李春凌;梁馨苓
  • 通讯作者:
    梁馨苓

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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