LRRK2调控肾小管上皮细胞自噬参与急性肾损伤的作用和机制

Acute kidney injury (AKI) is a major renal disease. We have demonstrated that autophagy plays a key role in the development of AKI, but molecular mechanism responsible for autophagy activation in renal tubular epithelial cells (RTECs) during AKI remains largely unknown. Leucine-repeat kinase 2 (LRRK2) is an important regulator of autophagy, but its involvement in AKI keeps unknown. Our preliminary work suggests that during ischemic AKI, LRRK2 expression in renal tubular epithelial cells (RTECs) is upregulated, LRRK2 reduction impairs autophagy in RTECs and aggregates AKI. Therefore, we proposed that LRRK2 is a major regulator of autophagy in AKI. In this project, we will take advantage of established renal proximal tubule–specific LRRK2 knockout mice, LRRK2-depleted RTECs, autophagy reporter mouse model and specific LRRK2 kinase inhibitors to further verify the role of LRRK2 in the development of ischemic AKI, delineate the role and regulation of LRRK2 in RTEC autophagy during ischemic AKI, and decipher the underlying mechanism of LRRK2 induction during ischemic AKI. As a result, the findings will gain in-depth understanding of the mechanism of autophagy activation and AKI pathogenesis, and discover novel therapeutic targets.

急性肾损伤(AKI)是临床常见的危重症。我们既往研究证实:肾小管上皮细胞自噬在AKI发生中起关键作用，但AKI时肾小管上皮细胞自噬的发生机制至今尚不清楚。最新研究发现亮氨酸重复激酶2(LRRK2)是细胞自噬的重要调控蛋白，但其在AKI发生中的作用不明。我们前期研究发现:缺血性AKI时，肾小管上皮细胞LRRK2表达增加，下调LRRK2表达致使肾小管上皮细胞自噬功能障碍、并加重AKI。由此我们提出假设:LRRK2是AKI时肾小管上皮细胞自噬的关键调控蛋白。本项目利用肾近端小管LRRK2基因条件性敲除小鼠模型、自噬报告小鼠模型和特异性LRRK2蛋白激酶抑制剂等，研究LRRK2在缺血性AKI发生中的作用、探讨LRRK2对缺血性AKI时肾小管上皮细胞自噬的调控作用和机制、阐明缺血性AKI时LRRK2表达的调控机制。本研究旨在揭示AKI时细胞自噬发生的新机制，也为开发AKI治疗的靶向药物奠定基础。

急性肾损伤(AKI)是临床常见的危重症，致死率高，幸存者发生慢性肾病的几率高。我们既往研究证实:肾小管上皮细胞自噬在AKI中起肾脏保护作用，但该疾病过程中细胞自噬的调控机制不清楚。在本项目中，利用肾缺血再灌注诱导的AKI小鼠模型，我们发现亮氨酸重复激酶2(LRRK2) 在AKI肾近段小管中表达增加，肾近段小管Lrrk2敲除促进肾缺血再灌注诱导的肾脏结构和功能损伤，导致小管细胞中异常溶酶体的聚聚，以及自噬体-溶酶体途径的功能障碍，表明LRRK2通过调控自噬体-溶酶体途径在缺血性AKI中起肾脏保护作用。我们发现在大于6月龄的肾近段小管Lrrk2敲除小鼠中，肾脏呈现年龄依赖性的肾体积变大和颜色变深，肾小管上皮细胞中自发荧光的深棕色颗粒聚集，自噬体-溶酶体降解通路受阻，包含致密颗粒的溶酶体数量的增加，表明LRRK2调控自噬体-溶酶体途径维持肾脏稳态。发现线粒体自噬激活在缺血性AKI 和脓毒血症AKI中起肾脏保护作用，BNIP3和PINK1-PARK2通路调控线粒体自噬激活。发现PARK7抑制NF-KB通路在AKI中起肾脏保护作用, 调控抗氧化蛋白SOD2起抗肾纤维化作用。发现内质网应激激活PERK–PKCδ通路促进肾损伤的异常修复。综上所述，本项目阐明了LRRK2在AKI发生及维持肾脏稳态中的作用和机制，阐明了线粒体自噬、内质网应激和PARK7在AKI及其损伤修复中的作用，为这些疾病的发生机制提供了新见解和新知识，为疾病防治提供新思路。