RAGE/NF-κB介导高迁移率族蛋白B1（HMGB1）致糖尿病肾病的作用及分子机制

Diabetic nephropathy(DN) is now the most common cause of end-stage renal disease. However, the precise mechanism remains to be clarified. Our previous research showed that high mobility group protein B1 (HMGB1) was involved in development of DN in patients and rats model with diabetic nephropathy. Then, further research demonstrated that HMGB1 could be synthetized in mesangial cells and mediate renal injury in diabetic rats through activating RAGE/NF-κB pathway. Therefore, we speculate that HMGB1 can result in diabetic nephropathy via RAGE/NF-κB mediated inflammatory injury and amplification after releaseing from mesangial cells. The aim of this study is to explore the possible inflammatory injury and amplification of HMGB1 in the pathogenesis of DN via activating RAGE/NF-κB pathway and related signal molecules by shRNA-mediated gene silencing, gene over-expression, and specific inhibitors for receptor and signal molecules. The study may provide a novel aspect for inflammatory mechanisms and potential target for the treatment of diabetic nephropathy.

糖尿病肾病是终末期肾衰的主要原因，但其确切机制尚未阐明。我们前期临床及基础研究表明，高迁移率族蛋白B1（HMGB1）作为一种炎症介质，参与了糖尿病肾病的发病过程，但分子机制不清。进一步研究发现，HMGB1通过糖基化终末产物受体（RAGE），激活NF-κB，抑制纤维化因子和细胞外基质水平，介导糖尿病的肾脏损伤过程，而且HMGB1可通过肾脏固有细胞（肾小球系膜细胞）原始合成。因此，我们的科研假说为：HMGB1由肾小球系膜细胞和迁移的单核巨噬细胞合成、释放，通过RAGE/NF-κB通路介导的炎症性损伤和放大作用导致糖尿病肾病。本课题从整体、细胞、分子水平，拟通过shRNA介导基因沉默、基因过表达技术、受体抑制以及信号转导通路靶点抑制等手段，研究HMGB1通过RAGE/NF-κB介导糖尿病肾病的机制及信号转导通路。本研究有助于阐明HMGB1致糖尿病肾病的机制，并为糖尿病肾病治疗提供新靶标。

糖尿病肾病是终末期肾病的最常见原因，但其发病机制尚未完全阐明。高迁移率族蛋白 B1（HMGB1）是在适当信号刺激下通过炎症细胞主动分泌和坏死细胞被动释放转移至胞外的 DNA结合蛋白，释放到胞外成为一种重要的晚期炎症介质，其本身并非前炎症因子，但在炎症放大及维持中起着至关重要的作用。HMGB1与RAGE结合，通过 MAPK 家族成员，使下游NF-κB活化，进而启动后续炎症反应。研究发现HMGB1与1型糖尿病患者蛋白尿及心血管并发症密切相关，并发现高糖诱导的 HMGB1释放可能是导致糖尿病大鼠肾脏损害的原因。这些提示HMGB1可能是导致糖尿病肾病发生和持续进展的重要炎症介质，但其具体作用及分子机制还需进一步研究。我们的动物研究发现，STZ诱导的1型糖尿病大鼠肾组织HMGB1蛋白及其受体RAGE、TLR-4表达明显升高，而且经过HMGB1抑制剂甘草酸（GA）治疗后，大鼠肾组织HMGB1及RAGE、TLR-4表达均被抑制；与此一致的是，糖尿病大鼠经GA治疗后改善了糖尿病大鼠的肾损伤，减少尿白蛋白排泄，系统及肾局部炎症改善，血清TNF-α、IL-6、IL-1β较糖尿病组明显降低，而且肾组织局部TNF-α, IL-6, and IL-1β基因和MCP-1, ICAM-1, TGF-β和IV-COL基因表达明显被抑制；进一步实验发现，肾组织局部ERK、p38MAPK的磷酸化水平降低，并抑制NF-κB核转移。本部分结果表明，HMGB1参与了糖尿病肾病的发生，机制与ERK、p38MAPK的磷酸化、激活NF-κB通路有关。进一步细胞实验发现同样结果，在HMGB1刺激的大鼠肾小球系膜细胞，其受体RAGE、TLR-4表达明显升高，TGF-β1、TNF-α、MCP-1、ICAM-1基因表达明显上升，并促进IV-COL和FN的分泌。GA治疗后，炎症因子表达明显下降，而且COL-Ⅳ、FN的分泌水平明显被抑制；ERK1/2、JNK磷酸化水平明显下降，NF-κB蛋白水平被抑制。加入ERK、JNK、NF-κB抑制剂预孵育，GA下调的IV-COL、FN、TGF-β1及NF-κB水平被阻断。当将细胞的RAGE基因沉默后，GA治疗不能抑制TGF-β、IV-COL、FN的分泌，同样对活化的NF-κB水平无抑制作用。因此，我们的研究发现HMGB1导致糖尿病肾病发病的机制，为糖尿病肾病治疗提供新靶标。