TXNIP在糖尿病肾病肾小管损伤中的作用及分子机制

Our previous studies have showed that knockdown of thioredoxin interacting protein (TXNIP) inhibited high glucose-induced mouse mesangial cell apoptosis through mitochondrial pathway and related with activation of p38MAPK, ASK1 and Akt. Meanwhile, knockdown of TXNIP reversed high glucose-induced increased synthesis of TGF-β1 and fibronectin in mouse mesangial cells. In this project, we will investigate the effects of TXNIP on high glucose-induced apoptosis and epithelial-mesenchymal transition in renal tubular cells using gene transfection, siRNA interference and other molecular biology techniques. To explore the effects of uncoupling protein-2 (UCP-2) in renal tubular injury in diabetic nephropathy, and TXNIP whether modulates the expression of UCP-2 in renal tubular cells. To test the effect of TXNIP on high glucose-induced apoptosis and epithelial-mesenchymal transition whether through regulating mitochondrial function and activation of PTEN, PI3K/Akt, p38 MAPK and ASK1 signal pathways. We will also investigate the role and mechanisms of knockdown of TXNIP using antisense oligonucleotide in vivo. This project will be helpful to reveal the role and molecular mechanisms of TXNIP in diabetic nephropathy. And this project has important theory significance and practical value for offering a new therapeutic strategies for the prevention and treatment of diabetic nephropathy.

我们的前期研究发现敲低硫氧还蛋白相互作用蛋白（TXNIP）表达抑制高糖诱导的小鼠系膜细胞凋亡是通过线粒体途径实现的，而且与p38MAPK、ASK1和Akt信号的活化密切相关，同时TXNIP参与了高糖诱导系膜细胞合成TGF-β和FN的过程。本研究将利用基因转染、siRNA干扰等分子生物学技术观察TXNIP与高糖状态下肾小管细胞凋亡和表型转化的关系；探讨UCP-2在糖尿病肾小管损伤中的作用以及与TXNIP是否对其表达具有调节作用；验证TXNIP是否通过调控细胞线粒体功能以及相关信号通路（PTEN、PI3K/Akt、p38 MAPK、ASK1等）的活化发挥作用。利用反义寡核苷酸敲低糖尿病动物肾脏TXNIP表达，观察其对糖尿病肾脏的作用及相关机制。本研究将有助于揭示TXNIP在糖尿病肾病发病中的作用和分子机制，为糖尿病肾病防治提供新的作用靶点和思路，具有重要的理论意义和实用价值。

硫氧还蛋白相互作用蛋白（TXNIP）是一种内源性抗氧化蛋白（硫氧还蛋白）的抑制蛋白，能够调控细胞的氧化应激状态。前期的研究显示，TXNIP在糖尿病患者肾脏、糖尿病动物肾脏以及体外高糖培养的肾小管细胞表达明显升高。本项目观察了TXNIP与高糖诱导的肾小管细胞凋亡、转分化以及脂质沉积的关系；TXNIP 与UCP-2的关系以及UCP-2在高糖诱导肾小管损伤中的作用。TXNIP基因敲除对糖尿病肾脏损伤的作用及分子机制。同时，我们也观察了花青素对2型糖尿病小鼠（db/db）肾脏TXNIP表达的影响以及SS-31对STZ诱导糖尿病小鼠肾脏以及体外高糖培养肾小管细胞TXNIP表达的影响。结果表明：1. 敲低TXNIP表达能够减少细胞凋亡数，降低Bax/Bcl-2比率和cleaved caspase-3的表达和减少细胞色素c从线粒体向胞浆释放。敲低TXNIP表达能够提高细胞TRX 酶活性，同时是细胞内ROS水平减低。2. 敲低TXNIP能够明显抑制高糖诱导的肾小管细胞表型转化、TGF-β1表达以及p38MAPK和ERK1/2信号通路的活化。3. TXNIP基因敲除能够明显改善糖尿病动物肾脏功能，抑制糖尿病肾脏细胞氧化应激状态、细胞凋亡、肾小球硬化、纤维化、炎症以及肾脏细胞的脂质沉积。4.TXNIP基因敲除能够明显抑制肾脏纤维连接蛋白、胶原蛋白I、胶原蛋白IV、TGF-β1、CTGF和 α-SMA的表达。同时，TXNIP基因敲除能够抑制糖尿病肾脏JAK2、STAT1、p38 MAPK、ERK1/2、Smad2和Smad3等信号通路的活化。5. 高糖能够诱导UCP-2mRNA与蛋白在肾小管细胞表达明显升高；敲低TXNIP表达能够明显下调高糖诱导的UCP-2的表达；敲低UCP-2能够抑制高糖诱导的肾小管上皮细胞ROS产生以及转分化。6. 原花青素抑制db/db 糖尿病小鼠肾组织中TXNIP的过表达。抗氧化肽SS-31能够明显抑制糖尿病肾脏和高糖培养肾小管细胞TXNIP的表达。本项目结果证实TXNIP在糖尿病肾病发病过程发挥重要作用，调控糖尿病肾脏TXNIP基因的表达有可能成为临床防治糖尿病肾病的有效方法。