间充质干细胞通过上调ARMC1抑制线粒体分裂改善氧化应激在肾纤维化中的作用机制研究

《Stem Cell Research & Therapy》：Mesenchymal stem cells inhibit mitochondrial fission by upregulating armadillo repeat containing 1, ameliorating oxidative stress in renal fibrosis

本研究针对肾纤维化进程中氧化应激损伤的关键机制，探讨间充质干细胞（MSCs）是否通过调控ARMC1基因影响线粒体动力学平衡。研究人员通过蛋白质组学发现MSCs干预使肾组织ARMC1表达提升3.521倍，利用慢病毒载体构建ARMC1过表达/敲低HK-2细胞模型，结合MSCs条件培养基（MSCs-CM）和顺铂诱导的小鼠肾纤维化模型，证实MSCs通过上调ARMC1抑制DRP1介导的线粒体分裂，增强NRF2/SOD/CAT抗氧化通路，最终改善纤维化指标（α-SMA、COL-I等）。该研究为MSCs抗纤维化治疗提供了新的靶点依据。

　　

慢性肾脏疾病中，肾纤维化是导致肾功能持续恶化的关键病理过程。就像一片良田逐渐被水泥覆盖，肾脏组织中正常的细胞外基质异常沉积，形成难以逆转的瘢痕组织。在这一过程中，氧化应激损伤扮演着“催化剂”的角色——当细胞内活性氧（ROS）过度产生，会进一步加剧炎症反应、细胞凋亡和纤维化因子的释放。而线粒体作为细胞的能量工厂和ROS主要来源，其动态平衡（包括分裂与融合）的失调被认为是推动纤维化进程的核心环节。

面对这一挑战，间充质干细胞（MSCs）因其多向分化潜能、强大的旁分泌功能及低免疫原性，成为抗纤维化治疗的研究热点。但MSCs究竟通过何种分子机制调控线粒体动力学，从而缓解氧化应激与纤维化？这仍是未解之谜。近期，Li Tao团队在《Stem Cell Research & Therapy》发表的研究，首次揭示了ARMC1（Armadillo repeat containing 1）基因在这一过程中的关键作用。

为阐明机制，研究人员整合了多层次的实验技术：首先通过蛋白质组学分析腺嘌呤诱导的大鼠肾病模型中MSCs干预后的肾组织蛋白表达差异；利用慢病毒载体构建ARMC1过表达（ARMC1-OE）和敲低（ARMC1-KD）的人肾小管上皮细胞（HK-2）模型；采用MSCs条件培养基（MSCs-CM）处理TGF-β1诱导的纤维化细胞；建立顺铂诱导的小鼠肾纤维化模型，并设Drp1抑制剂Mdivi-1和NADPH氧化酶抑制剂Apocynin作为阳性对照。通过Western blot、免疫组化、ROS检测、线粒体活性探针等技术评估线粒体动力学、氧化应激及纤维化指标。

MSCs改善腺嘌呤诱导的肾病肾损伤和功能

在腺嘌呤诱导的大鼠肾纤维化模型中，HE染色显示肾小管扩张、炎性细胞浸润及管腔内晶体形成。MSCs干预后肾指数显著降低，Masson和天狼星红染色显示胶原沉积减少，免疫组化提示α-SMA和COL-I表达下降。肾功能指标（血清尿素氮、肌酐、24小时尿蛋白）均明显改善，证实MSCs具有抗纤维化作用。

MSCs干预改变肾组织蛋白质组谱

蛋白质组学分析发现，MSCs干预后肾脏组织中共40个蛋白表达发生显著变化，其中30个上调。ARMC1蛋白上调幅度最大（3.521倍），GO功能分析显示其主要参与线粒体相关功能与抗氧化过程。

TGF-β1时间依赖性抑制ARMC1并促纤维化

TGF-β1处理HK-2细胞后，ARMC1、MFN2、NRF2等蛋白表达随处理时间延长而下降，而DRP1、α-SMA、KIM-1等纤维化指标上升，呈现时间依赖性恶化趋势。

MSCs-CM通过调控线粒体动力学抗纤维化

MSCs-CM能显著逆转TGF-β1引起的ARMC1下降、DRP1上升，同时增强线粒体活性（Mito-Tracker染色）、降低ROS水平，并上调NRF2、CAT等抗氧化蛋白。与Apocynin（NOX4抑制剂）相比，MSCs-CM在抑制ROS和提升抗氧化能力方面效果相当，但联合使用未显显著叠加效应。

ARMC1过增强MSCs-CM的抗纤维化效果

在ARMC1过表达（ARMC1-OE）的HK-2细胞中，MSCs-CM对纤维化指标（α-SMA、FN、KIM-1）的抑制作用更为显著，同时线粒体融合蛋白（OPA1、MFN2）及抗氧化蛋白（NRF2、SOD1/2、CAT）上调幅度更大。相反，ARMC1敲低（ARMC1-KD）导致细胞增殖受阻甚至死亡，凸显ARMC1对细胞存活的重要性。

ARMC1调控线粒体生物活性

线粒体探针染色显示，ARMC1-OE细胞的线粒体活性在各处理组中均高于对照细胞，而ARMC1-KD细胞线粒体荧光强度显著减弱，进一步证实ARMC1对维持线粒体功能的关键作用。

MSCs联合Mdivi-1显著改善小鼠肾纤维化

在顺铂诱导的小鼠模型中，MSCs、Apocynin或Mdivi-1单药治疗均可改善肾功能（降低肌酐、尿素氮）和病理损伤（减少胶原沉积）。但MSCs与Mdivi-1联合治疗显示协同效应，对肾指数恢复、纤维化抑制效果最优，且优于MSCs与Apocynin联合组。

MSCs通过ARMC1-DRP1轴调控线粒体-氧化应激平衡

Western blot结果显示，MSCs干预显著上调肾组织ARMC1、MFN2、OPA1等融合蛋白，抑制DRP1表达，同时增强NRF2介导的抗氧化通路（SOD1/2、CAT）。联合Mdivi-1时，对线粒体动力学指标的改善尤为突出，提示抑制线粒体分裂在抗纤维化中具核心地位。

结论与展望

本研究系统论证了MSCs通过上调ARMC1抑制线粒体分裂、增强抗氧化防御能力，从而延缓肾纤维化的新机制。ARMC1作为MICOS（线粒体接触位点和嵴组织系统）复合体亚基，可能通过调控DRP1活性影响线粒体形态与功能。值得注意的是，靶向线粒体分裂（如Mdivi-1）与MSCs联合使用展现协同效应，提示联合干预策略在临床转化中的潜力。然而，MSCs具体通过何种旁分泌因子上调ARMC1、TGF-β1抑制ARMC1的上下游信号通路等问题仍需深入探索。该研究为器官纤维化的 Mitochondria-targeted therapy（线粒体靶向治疗）提供了新的理论依据和候选靶点。