Urolithin A 通过调节 PCK1 恢复线粒体自噬功能，从而防止草酸钙引起的晶体形成和肾脏损伤

《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease》：Urolithin A protects against calcium oxalate-induced crystal formation and kidney injury by regulating PCK1 to restore mitophagy function in kidney stone disease

UA通过激活PCK1依赖的mitophagy减轻草酸钙诱导的肾损伤，改善肾功能，抑制氧化应激和凋亡，其分子机制涉及PCK1表达上调及与UA的分子互作。

　　肾结石疾病（KSD）是泌尿系统中最常见的疾病之一，全球约有11.6%至14.8%的人群受到影响。在这些病例中，约有80%是由草酸钙（CaOx）结石引起的。KSD不仅发病率高，而且复发率也高，导致患者治疗成本增加，并且增加了患肾衰竭（KF）的风险。据估计，约有1.1%至8.4%的KSD患者最终需要接受肾替代治疗（KRT）。尽管KSD的发病机制尚未完全明确，但近年来的研究表明，炎症、氧化应激、线粒体功能障碍、肠道菌群失调以及脂质代谢紊乱是该疾病进展的关键因素。目前，KSD的治疗主要依赖于手术干预，而缺乏针对其发病机制的靶向药物疗法，因此进一步研究KSD的形成机制及相关肾损伤，对于开发有效的治疗策略至关重要。

肾在所有器官中，线粒体密度和氧气消耗量仅次于心脏，这表明肾脏在维持其正常功能方面对能量需求极高。高草酸尿症会导致肾小管上皮细胞中过量的活性氧（ROS）生成，从而引发氧化应激、脂质过氧化、线粒体功能障碍和逐渐加重的肾小管损伤。最新的研究表明，过度的氧化应激不仅会破坏线粒体结构，还会干扰线粒体自噬（mitophagy）这一清除受损线粒体的过程，导致线粒体质量控制（MQC）功能失效，进一步加剧肾损伤。相反，线粒体结构和功能的损害又会加重ROS的积累，形成氧化损伤、炎症和细胞凋亡的恶性循环。这个过程会促进草酸钙晶体在受损肾小管上皮表面的附着，进而引发 Randall’s 斑块和肾小管内晶体沉积，最终导致肾损伤的加重。因此，保持正常的线粒体功能对于维持肾脏的正常生理活动至关重要。线粒体质量控制包括线粒体动态、生物合成以及线粒体自噬等过程，这些过程共同作用以维持线粒体的稳态。线粒体自噬作为MQC的核心组成部分，在多种肾脏疾病中已被越来越多地关注，尽管其在KSD中的具体作用机制仍不明确。因此，恢复氧化平衡和线粒体自噬可能成为治疗草酸钙诱导肾损伤的一个潜在靶点。

Urolithin A（UA）是一种由肠道菌群代谢产生的天然代谢产物，来源于没食子酸（EA）和没食子鞣质（ETs），这些是石榴、浆果和坚果等食物中的多酚类化合物。最近的研究表明，UA具有抗炎、抗氧化以及促进线粒体自噬的特性。这些特性已被证明可以延缓衰老、改善肌肉功能，并在阿尔茨海默病、急性重症胰腺炎相关的急性心脏损伤等疾病中展现出保护作用。然而，UA在KSD中的潜在治疗作用及其作用机制尚未被充分探索。考虑到UA作为一种膳食代谢产物的生物利用度和安全性，它成为干预肾结石的有吸引力的候选药物。

Phosphoenolpyruvate carboxykinase 1（PCK1）最初于1950年代被鉴定为糖异生过程中的关键酶。最近的证据表明，PCK1参与代谢重编程，并与线粒体功能和氧化应激密切相关。一些研究指出，PCK1可能在肾病中影响线粒体功能，但其在KSD发病机制中的作用仍不清楚。因此，本研究旨在探讨UA在KSD中的潜在肾保护作用及其作用机制。研究发现，UA可能通过调节线粒体自噬来减轻KSD中的肾损伤，其作用机制依赖于PCK1。

为了探讨UA的肾保护机制，我们对CTL、GA和GA+UA组的小鼠肾组织进行了RNA测序。根据Log2FC≥1和调整后的p值<0.05的标准，共鉴定出2815个差异表达基因（DEGs），其中291个基因在GA和GA+UA组之间发生了变化。在这些DEGs中，有31个基因在两个比较中都出现，表明UA可能通过调节这些基因来发挥其保护作用。为了识别UA的潜在直接靶点，我们上传了UA的结构数据文件（SDF）到PharmMapper平台，并根据归一化适配分数对所有潜在靶点进行了排序。通过AutoDock Vina进行的分子对接分析表明，UA与PCK1具有强结合能力，最大结合亲和力为-8.6 kcal/mol。进一步的实验验证显示，PCK1在小鼠肾脏中的mRNA和蛋白表达水平在GA组中显著降低，但在UA治疗后得到了恢复。此外，PCK1的药理学抑制显著削弱了UA的肾保护作用和线粒体自噬促进效果，而PCK1的过表达则增强了线粒体自噬，即使在高草酸条件下也有效。这些结果表明，PCK1的激活对于UA介导的线粒体保护至关重要。

在分子机制方面，虽然我们的研究结果表明PCK1的激活是UA介导线粒体自噬和线粒体保护的关键因素，但PCK1与线粒体自噬之间的具体分子联系仍需进一步阐明。作为连接糖异生和三羧酸循环（TCA）的细胞质酶，PCK1可能通过其对细胞能量代谢和氧化还原平衡的影响来调节线粒体稳态。PCK1的激活可能有助于恢复NADH/NAD+的比例，提高ATP的生成，并减少ROS的积累，从而为线粒体质量控制创造有利的环境。此外，PCK1可能通过AMPK-mTOR等能量感应通路间接影响自噬过程。这些假设需要进一步研究，以明确PCK1介导的代谢重编程如何调节线粒体自噬和肾保护。

尽管本研究提供了关于UA通过激活PCK1依赖的线粒体自噬来减轻KSD相关肾损伤的新证据，但仍存在一些局限性。首先，草酸诱导的CaOx沉积模型主要模拟了肾晶体沉积，而非真实的结石形成，因此可能无法完全反映人类肾结石的病理生理复杂性。其次，我们在实验中采用腹腔注射的方式给予UA，以确保在较短时间内保持一致的生物利用度。然而，由于UA是一种来源于肠道的代谢产物，口服或通过饮食途径给予UA更符合生理条件，未来需要进一步研究其在这些条件下的治疗潜力及可能的肠道-肾脏轴相互作用。最后，虽然我们使用药理学PCK1抑制剂来模拟功能丧失情况，但为了更准确地确定PCK1在KSD发病机制中的作用，还需要使用肾特异性PCK1转基因模型进行进一步研究。

综上所述，本研究发现UA通过激活PCK1依赖的线粒体自噬，从而恢复线粒体功能并减少KSD中的氧化应激，显示出其在预防或治疗草酸钙相关肾损伤方面的潜力。鉴于其天然来源和良好的安全性，UA可能是干预钙草酸结石相关肾损伤的一种有前景的治疗或预防手段。