瘦素通过抑制细胞凋亡和自噬减轻急性缺血再灌注引起的肾损伤

摘要

目的:急性肾损伤(acute kidney injury,AKI)可由缺血再灌注(ischemia/reperfusion,I/R)、肾毒素和败血症等引起,预后差,病死率高。瘦素(leptin)是一种蛋白质分子,主要通过与其特异性受体结合来调节机体能量代谢和生殖活动。Leptin可抑制I/R损伤导致的心肌细胞凋亡,但其对I/R肾损伤的影响及其机制尚不明确。本研究旨在探讨leptin在急性I/R肾损伤过程中对肾功能、肾组织病理、细胞凋亡和自噬的影响及其机制。方法:将健康成年雄性小鼠随机分为4组:假手术(sham)+野生型小鼠(ob/+)组、sham+leptin基因缺陷型小鼠(ob/ob)组、I/R+ob/+组、I/R+ob/ob组,每组8只。假手术处理为在小鼠背部做纵向切口,暴露、分离双侧肾及肾动脉,不作后续处理。I/R处理为缺血30 min,再灌注48 h。检测BUN和SCr水平以评价肾功能;采用HE染色观察肾组织病理变化;采用TUNEL染色观察细胞凋亡,计数凋亡阳性细胞;采用蛋白质印迹法检测小鼠凋亡相关蛋白质(caspase 3、caspase 9),自噬相关蛋白质[哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)、磷酸化的mTOR(p-mTOR)、LC3 I、LC3II],mTOR依赖的信号通路蛋白质[磷酸酯酶与张力蛋白同源物(phosphate and tension homology,PTEN)、腺苷单磷酸活化蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase,AMPK)、蛋白激酶B(protein kinase B,AKT)、细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinase,ERK)、磷酸化的PTEN(p-PTEN)、磷酸化的AMPK(p-AMPK)、磷酸化的AKT(p-AKT)、磷酸化的ERK(p-ERK)]的表达水平。结果:Sham+ob/+组与sham+ob/ob组小鼠的BUN和SCr水平差异均无统计学意义(均P>0.05)。I/R+ob/+组小鼠的BUN和SCr水平较sham+ob/+组小鼠均显著上升(均P<0.05),I/R+ob/ob组小鼠的BUN和SCr水平较sham+ob/ob组和I/R+ob/+组小鼠均显著上升(均P<0.05)。Sham+ob/+组与sham+ob/ob组小鼠肾小管无明显损伤。与sham+ob/+组和sham+ob/ob组相比,I/R+ob/+组和I/R+ob/ob组均出现肾小管上皮细胞刷状缘脱落、空泡变性和蛋白管型形成等细胞损伤表现。与I/R+ob/+组相比,I/R+ob/ob组小鼠肾小管受损更严重。肾小管损伤病理评分结果显示I/R+ob/ob组小鼠肾小管损伤最严重(P<0.05)。与sham+ob/+组相比,I/R+ob/+组的caspase 3、caspase 9、PTEN和LC3 II蛋白质水平明显上调,LC3 II/LC3 I比值明显升高,p-mTOR、pPTEN、p-AMPK、p-AKT和p-ERK蛋白质表达水平明显下调(均P<0.05);与sham+ob/ob组相比,I/R+ob/ob组的caspase 3、caspase 9、PTEN和LC3 II蛋白质表达水平明显上调,LC3 II/LC3 I比值明显升高,而p-mTOR、p-PTEN、p-AMPK、p-AKT和p-ERK蛋白质表达水平明显下调(均P<0.05);且与I/R+ob/+组相比,I/R+ob/ob组的p-mTOR、pPTEN、p-AMPK、p-AKT和p-ERK蛋白质表达水平下调更明显,caspase 3、caspase 9、PTEN、LC3 II蛋白质表达水平上调更明显,LC3 II/LC3 I比值升高更明显(均P<0.05)。结论:小鼠肾急性I/R后出现肾功能和肾小管损伤,凋亡和自噬水平升高。Leptin可能通过抑制凋亡和mTOR依赖的信号通路相互作用构成的复杂网络调控自噬减轻肾急性I/R损伤。