硫化氢对梗阻性肾病中尿液浓缩功能障碍的保护作用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81570635
  • 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:
    H0501.泌尿系统结构、功能与发育异常
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Urinary tract obstruction is a serious disorder that may potentially result in irreversible kidney damage associated with impaired renal function, such as a compromised ability to regulate urinary excretion of water and sodium. Release of a ureteral occlusion is characterized by a reduced urinary concentrating capacity, natriuresis and polyuria. Previously, we demonstrated that the abundance of renal aquaporins (AQPs), sodium and urea transporters was significantly reduced in response to ureteral obstruction, suggesting that these proteins at least partly contribute to the urinary concentrating defect in response to urinary tract obstruction. .Hydrogen sulfide (H2S), a gasotransmitter, is a key mediator in human physiology and pathophysiology. H2S is involved in maintainence of body homeostasis (e.g.blood pressure control, water and electrolyte balance), and oxidative stress and inflammation. The kidney plays a decisive role in many of these processes, indicating an interplay between H2S and renal (patho)physiology. Cystathionine-Ƴ-lyase or cystathionase (CSE), cystathionine-β-synthase (CBS) and 3-mercaptopyruvate sulphurtransferase (MST), which are responsible for the primary endogenous production of H2S, are abundantly expressed in the kidney. .Our preliminary data demonstrated that unilateral ureteral obstruction (UUO) for 7 days was associated with downregulation of CBS and CSE in the obstructed kidneys. H2S donor NaHS improved the polyuria and abolished the reduction of AQP1, 2, and 3 protein expressions in the obstructed kidney of 7UUO. NaHS also prevented the decreased mRNA expression of Na-K-2Cl cotransporter and Na-Cl cotransporter which are responsible for sodium reabsorption in the thick ascending limb and distal tubules. In the primary cultured inner medullary collecting duct cells, NaHS significantly increased AQP2 protein and mRNA expression, which was blocked by PKA inhibitor H89, indicating the involvement of cAMP-PKA pathways. The purpose of the present project was to investigate whether H2S prevents downregulation of renal aquaporins and sodium transporters in the obstructed kidneys and whether H2S improves the polyuria and sodium loss observed after release of ureteral obstruction. We will investigate 1) whether H2S prevents polyuria and sodium loss and downregulation of renal aquaporins and sodium transporters, as well as inflammatory response in association with UUO, bilateral ureteral obstruction (BUO), and release of BUO; 2) whether reduced endogenous H2S in CBS knockout mice treated with CSE inhibitor PPG could cause an abnormal regulation of water and sodium in the kidney; 3) whether H2S directly regulates AQP2 expression in the primary cultured inner medullary collecting duct cells and what relevant cellular pathways are involved? The present project will provide us evidence that H2S, as a gasotransmitter, has a therapeutic potential in preventing urinary concentrating defect in association with obstructive nephropathy.
梗阻性肾病可以诱发肾脏水钠代谢紊乱,损伤肾脏功能。我们已证明肾脏集合管水通道蛋白(AQP)和髓袢钠转运蛋白表达下降是梗阻性肾病缓解后尿液浓缩功能障碍的分子机制之一。气体分子硫化氢(H2S)通过血管效应、抗氧化、抗炎等参与多种肾脏病理生理过程,但是否参与肾脏水钠代谢的调节仍未有报道。我们的前期工作表明,H2S直接上调原代培养的肾脏集合管细胞AQP2的表达,给予外源性H2S能缓解输尿管梗阻后的尿液浓缩障碍,因此提出假设:H2S通过上调肾脏AQPs和钠转运蛋白进而改善尿液浓缩功能,保护肾脏损伤。本项目拟(1)利用H2S合成酶CBS基因敲除鼠,研究内源性H2S减少对尿液浓缩能力的影响;(2)利用输尿管梗阻模型,观察H2S上调肾脏AQPs和钠转运蛋白进而改善尿液浓缩功能的分子机制;(3)在细胞水平阐明H2S调节AQP2表达的信号通路。本研究成果将为临床治疗梗阻缓解后尿液浓缩功能障碍提供新的研究思路。

结项摘要

梗阻性肾病可以诱发肾脏水钠代谢紊乱,损伤肾脏功能。我们已证明肾脏集合管水通道蛋白(AQP)和髓袢钠转运蛋白表达下降是梗阻性肾病缓解后尿液浓缩功能障碍的分子机制之一。气体分子硫化氢(H2S)通过血管效应、抗氧化、抗炎等参与多种肾脏病理生理过程,但是否参与肾脏水钠代谢的调节仍未有报道。我们的研究结果一方面发现气体分子硫化氢可以弥散进入细胞内,通过AC-cAMP-PKA通路促进AQP2的迁移和蛋白合成增加,同时抑制内源性磷酸二酯酶,减少AC的降解,从而稳定增加AQP2的表达;AQP2的表达增加,进一步促进肾小管上皮细胞对水的重吸收,尿量减少,从而增加肾脏的浓缩能力。同时,在梗阻性肾脏损伤的模型中我们发现硫化氢供体NaHS可以增加硫化氢合成酶CBS和CSE的含量, 缓解了梗阻性肾病引起的肾脏AQP1、2、3、NKCC2和NCC的下降。NaHS处理明显改善了肾脏p-AKT的蛋白水平,提示AKT信号通路可能参与硫化氢对水通道2的调节过程。肾脏上皮细胞中发现牵拉可以引起细胞的纤维化指标Fibronectin和alpha-SMA的表达增加,减少肾脏上皮细胞水通道蛋白的表达,H2S供体GYY4137,可以缓解上述的变化。本研究发现气体分子硫化氢可以通过AC-cAMP-PKA通路调节AQP2的表达,同时改善牵拉作用下对细胞水通道蛋白的下调及纤维化的变化的程度,对梗阻性肾病的浓缩能力障碍具有一定的保护作用,该研究成果将为临床治疗梗阻缓解后尿液浓缩功能障碍提供新的研究思路。

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)
Inhibition of IL-1β by Aliskiren Improved Renal AQP2 Expression and Urinary Concentration Defect in Ureteral Obstruction and Release
阿利吉仑抑制 IL-1β 可改善输尿管梗阻和松解中的肾 AQP2 表达和尿浓缩缺陷
  • DOI:
    10.3389/fphys.2019.01157
  • 发表时间:
    2019-09-13
  • 期刊:
    FRONTIERS IN PHYSIOLOGY
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Hu, Shan;Xie, Haixia;Li, Chunling
  • 通讯作者:
    Li, Chunling
Hydrogen sulfide upregulates renal AQP-2 protein expression and promotes urine concentration
硫化氢上调肾 AQP-2 蛋白表达并促进尿液浓缩
  • DOI:
    10.1096/fj.201800436r
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    The FASEB Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Luo Renfei;Hu Shan;Liu Qiaojuan;Han Mengke;Wang Feifei;Qiu Miaojuan;Li Suchun;Li Xiaosa;Yang Tianxin;Fu Xiaodong;Wang Weidong;Li Chunling
  • 通讯作者:
    Li Chunling
Combination exposure of melamine and cyanuric acid is associated with polyuria and activation of NLRP3 inflammasome in rats
三聚氰胺和三聚氰酸的联合暴露与大鼠多尿和 NLRP3 炎症小体的激活有关
  • DOI:
    10.1152/ajprenal.00609.2017
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    American Journal of Physiology - Renal Fluid and Electrolyte Physiology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Feifei;Liu Qiaojuan;Jin Lizi;Hu Shan;Luo Renfei;Han Mengke;Zhai Yonggong;Wang Weidong;Li Chunling
  • 通讯作者:
    Li Chunling
Bile Acid G Protein-Coupled Membrane Receptor TGR5 Modulates Aquaporin 2-Mediated Water Homeostasis
胆汁酸 G 蛋白偶联膜受体 TGR5 调节水通道蛋白 2 介导的水稳态
  • DOI:
    10.1681/asn.2018030271
  • 发表时间:
    2018-11-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN SOCIETY OF NEPHROLOGY
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Li, Suchun;Qiu, Miaojuan;Wang, Weidong
  • 通讯作者:
    Wang, Weidong
4-PBA improves lithium-induced nephrogenic diabetes insipidus by attenuating ER stress
4-PBA 通过减轻 ER 应激改善锂诱导的肾性尿崩症
  • DOI:
    10.1152/ajprenal.00225.2016
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Am J Physiol Renal Physiol
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王蔚东
  • 通讯作者:
    王蔚东

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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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