NLRC4炎症小体活化在糖尿病肾病小管及间质免疫炎症损伤中的作用与机制研究

Diabetic nephropathy (DN) is the leading cause of end-stage kidney disease worldwide. Recent studies have shown that kidney inflammation is crucial in promoting the development and progression of DN, and it is related with innate immune system. Inflammasome is a kind of large intracellular protein complexes,which is a important part of innate immune system. The Inflammasome can activate caspase -1，promote the IL-1β and IL-18 proinflammatory factors of processing and mature，cause the inflammation and injury. Our preliminary studies suggest the expression of NLRC4-inflammasome is elevated in kidneys of diabetic patients. NLRC4/caspase-1 is activated in DN mouse model,and NLRC4-deficiency can attenuate renal histology injury in DN mouse, while the relevant mechanism is not clear. This project will delineate the role of NLRC4-inflammasome in DN progression, and use gene knockout mouse models combine in vitro experiments to study the roles of NLRC4-caspase-1-IL-1β signal pathyway in DN and their regulation of inflammatory cytokines. Together the research will first reveal the regulatory mechanism of NLRC4-inflammasome,Caspase-1 activation and IL-1β/IL-1R1 axis in tubular interstitial inflammatory lesions of DN, opening a new research area of inflammasome. It will also build a foundation for the development of targeted therapeutics for DN.

糖尿病肾病（DN）是导致终末期肾脏病的主要原因。研究证实DN与炎症关系密切并与机体固有免疫相关。炎症小体是位于细胞内的一种多蛋白质复合物，是固有免疫的重要组成部分，它能激活caspase-1，促进炎症因子IL-1β和IL-18切割成熟，进而参与炎症、损伤等过程。我们的前期实验证实DN患者肾脏高表达NLRC4炎症小体；DN小鼠肾组织NLRC4/caspase-1炎症复合体活化；NLRC4基因敲除对糖尿病小鼠肾脏形态学改变具有保护作用。然而，其具体作用机制尚不清楚。本课题将深入阐明NLRC4炎症小体在DN发生发展中的作用，并利用基因敲除小鼠模型结合体外细胞实验，研究NLRC4-caspase-1-IL-1β信号通路在DN中的作用机制。本研究将首次揭示NLRC4炎症小体、Caspase-1活化及IL-1β/IL-1R1轴调控DN肾小管间质炎症损伤的分子机制，为拓展DN治疗途径提供新的理论依据。

糖尿病肾病（DN）是导致终末期肾病的主要原因，而现有的治疗手段效果并不理想。研究证实DN与炎症关系密切并与机体固有免疫相关。炎症小体是位于细胞内的一种多蛋白质复合物，是固有免疫的重要组成部分，它能激活caspase-1，促进炎症因子IL-1β和IL-18切割成熟，进而参与炎症、损伤等过程。我们的既往实验证实DN小鼠肾组织NLRC4/caspase-1炎症复合体活化，NLRC4基因敲除对糖尿病小鼠肾脏形态学改变具有保护作用，然而，其具体作用机制尚不清楚。.本课题在前期基础上围绕NLRC4炎症小体在DN发生发展中的作用机制进行了研究。结果显示：早期糖尿病肾病患者血清中及肾组织均高表达NLRC4，高糖刺激肾小管上皮细胞（HK-2细胞）后，NLRC4蛋白的表达表现出糖浓度依赖性和时间依赖性，应用siRNA下调NLRC4表达后，NLRC4及下游蛋白caspase-1、IL-1β表达下降（P<0.05）。以上结果进一步证实NLRC4炎症小体参与了糖尿病肾病的发生发展。我们利用电镜对细胞超微结构的观察发现：高糖能诱导HK-2细胞发生细胞焦亡。进一步在DN模型小鼠肾组织中亦发现NLRC4及细胞焦亡相关分子GSDMD、ASC、Caspase-1、IL-1β及IL-18表达上调，说明NLRC4介导的焦亡途径参与到DN的进展。采用高通量测序分析发现DN小鼠肾组织中环状RNA（circRNA）及microRNA（miRNA）的表达谱发生了改变，并筛选出与DN和NLRC4相关的circ181和miR-667-5p，下一步将对其如何调控Nlrc4的表达，影响肾小管上皮细胞焦亡，进而参与DN的发生发展机制进行进一步探索。此外，我们还发现DN小鼠肾组织存在较多巨噬细胞浸润，因而我们研究了M1/M2巨噬细胞对肾小球内皮细胞（GECs）功能及mRNA表达的影响。结果显示，M2型巨噬细胞能够通过抑制MAPK信号通路抑制细胞增殖，在一定程度上保护糖基化产物对肾小球内皮细胞的损伤。 .本课题的研究成果不仅可为阐明糖尿病肾损害提供新的理论依据，同时也可为今后炎症干预靶向治疗DN提供新的思路与理论依据，具有潜在的实用价值和应用前景。