TRPM7在肾缺血再灌注损伤及新型促红素衍生肽肾脏保护中的作用和机制研究

TRPM7（Transient receptor potential cation channel, subfamily M, member 7）is a bifunctional membrane protein with ion channel and kinase activities, which is closely related with cellular apoptosis and inflammatory responses. Ischemia reperfusion (IR) injury is one of the key factors in acute native and transplant kidney injury. It has been revealed that TRPM7 is up-regulated by renal IR injury. A novel erythropoietin (EPO) derived peptide protect IR kidneys without erythropoietosis, but the mechanism involved in these processes remain unclear. There is no any report regarding the correlation between this new EPO peptide and TRPM7 so far. This proposed project will investigate the role of TRPM7 in IR injury using both rat model and mouse epithelial cells subjected to oxygen glucose deprivation/reoxygenation; in particular, disclose the regulation of new EPO peptide on the ion channel and kinase activities of TRPM7 utilizing patch clamp and calcium imaging; and verify the specificity of TRPM7 in renal IR injury via its siRNA. This study will provide evidence for the clinical application of new EPO peptide and discovering new therapeutic target of TRPM7.

TRPM7（Transient receptor potential cation channel, subfamily M, member 7）是具有通道和激酶双重特性的膜蛋白，其激活与细胞凋亡和炎症反应密切相关。缺血再灌注（IR）损伤是导致急性固有肾及移植肾损伤的主要原因之一,已有研究表明肾IR损伤TRPM7表达上调；新型促红素衍生肽能保护IR肾组织而不启动红细胞的生成，其机制有待于进一步阐明。目前尚无该促红素衍生肽与TRPM7相关性的报道，本项目拟通过大鼠IR和细胞氧糖剥夺/复氧模型，系统研究TRPM7在肾IR损伤的作用，尤其是通过全细胞膜片钳和钙成像等技术揭示促红素衍生肽对TRPM7通道和激酶的调控；同时通过特异性抑制剂探讨可能相关的信号通路；并借助TRPM7 siRNA进一步证实TRPM7在肾IR损伤的特异性，为促红素衍生肽的临床应用及TRPM7成为新药物研发提供可靠的理论依据。

TRPM7是具有离子通道和激酶双重特性的膜蛋白，缺血神经元中TRPM7离子通道功能激活导致细胞钙离子超载是神经元死亡的重要机制。近年来研究证明肾脏缺血再灌注损伤（Ischemia reperfusion injury，IRI）过程中TRPM7表达增加，我们的研究也证实新型促红细胞生成素衍生肽HBSP或CHBP对肾脏IRI具有保护作用。本课题主要研究内容是观察TRPM7在小鼠IRI体内外模型中的作用以及其是否介导HBSP或CHBP的肾脏保护作用。研究发现：1）TRPM7在肾IRI体内外模型中表达增高并可被CHBP逆转：利用小鼠TCMK-1细胞缺氧复氧（HR, Hypoxia Reoxygenation）模型和已成功建立的小鼠IRI模型，均检测到TRPM7表达增高，并可被CHBP逆转。2）TRPM7在肾脏IRI体内外模型中的作用：TCMK-1 HR模型中TRPM7与HMGB1以及上清液中LDH呈正相关；在体小鼠IRI模型中TRPM7与肾组织及功能损伤，MPO以及凋亡阳性细胞呈正相关。TCMK-1 HR模型中TRPM7通道抑制剂2-APB能降低早期凋亡细胞数。3）筛选出TRPM7 siRNA最有效的序列。4）TCMK-1细胞中成功记录TRPM7电流并观察到TRPM7 siRNA及CHBP对其有抑制作用。以上结果提示：TRPM7 siRNA或CHBP抑制TRPM7电流，肾脏IRI过程中其可能抑制细胞内钙超载，从而具有保护作用。以上研究内容多次在国际会议以墙报形式展出，并且已整理成文，拟投SCI杂志。部分结果也在南通大学学报（医学版）发表，并获得该杂志年度优秀论文。同时发表两篇综述，分别在Curr Protein Pept Sci和中华器官移植杂志。另外，我们还扩充了研究内容，补充并完善了前期研究，结果分别发表于Plos one及其Journal of Translational Medicine。.本课题科学意义在于同时利用小鼠IRI体内外模型，从TRPM7表达和作用角度特别是电生理方面作了一系列的基础医学研究，并用TRPM7 siRNA和 CHBP进行干预，为TRPM7成为新药物研发以及深入理解促红细胞生成素的机制提供了理论依据。另外，利用该课题研究促进了国内外的学术交流，而且培养了多名硕士研究生和青年教师，尤其项目负责人的综合科研及交流合作能力得到很大提高。