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为探究缺氧诱导肾损伤中无菌性炎症机制,研究人员以小鼠及巨噬细胞为模型,发现 Prdx1 在缺氧肾损伤中表达升高,其通过激活 TLR4/MAPK/NF-κB 通路加剧炎症。敲除 Prdx1 可减轻损伤,提示 Prdx1 或为治疗新靶点。
在生命的维系中,氧气扮演着不可或缺的角色,然而对于肾脏这个 “高耗氧却又易缺氧” 的器官来说,缺氧就像一颗潜在的 “定时炸弹”。肾脏虽接收心脏 20% 的输出血量,却因动静脉氧分流及皮质血流波动,成为生理性缺氧器官。当各种病理因素加剧缺氧时,肾脏就会拉响 “警报”—— 近端小管细胞炎症被触发,甚至可能走向缺血性急性肾损伤(AKI)或慢性肾病(CKD)终末期。但长期以来,缺氧如何点燃肾内无菌性炎症(即无病原体参与、由损伤相关分子模式 DAMPs 驱动的炎症)的 “导火索”,始终是困扰学界的谜题。
为解开这一谜团,国内研究团队聚焦于过氧化物还原酶家族成员 Prdx1(Peroxiredoxin-1),在《Free Radical Biology and Medicine》发表了一项突破性研究。该团队发现,Prdx1 不仅是缺氧肾损伤中的 “炎症推手”,更首次揭示其通过 TLR4/MAPK/NF-κB 信号通路放大炎症反应的机制,为临床干预提供了全新方向。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:构建全身缺氧小鼠模型模拟肾损伤场景;利用 CRISPR/Cas9 技术制备 Prdx1 基因敲除(Prdx1-/-)小鼠,对比野生型(WT)小鼠的肾损伤差异;体外培养永生化骨髓来源巨噬细胞(iBMDMs)并进行缺氧处理,结合基因敲低、重组蛋白刺激及通路抑制剂干预实验,解析分子机制。
Prdx1 在缺氧肾损伤中表达显著上调
通过 H&E 染色观察发现,野生型小鼠在缺氧第 3 天即出现肾小管空泡化、上皮细胞坏死脱落、炎症细胞浸润及肾小球基底膜增厚等病理改变,虽第 7 天有所减轻,但血清肌酐(Cr)水平升高证实肾功能受损。与此同时,损伤肾脏组织及外周血中 Prdx1 蛋白水平显著升高,体外缺氧处理的 iBMDMs 中亦观察到 Prdx1 表达上调,提示其与缺氧肾损伤密切相关。
敲除 Prdx1 可减轻缺氧诱导的肾损伤及炎症
对比研究发现,Prdx1-/-小鼠在缺氧后,肾组织病理损伤程度明显轻于野生型小鼠,炎症细胞浸润减少,促炎细胞因子(如 IL-1β、IL-6)表达显著降低。这表明 Prdx1 缺失能够抑制缺氧引发的炎症级联反应,从而减轻肾脏损伤,直接证明了 Prdx1 在缺氧肾损伤中的促炎作用。
Prdx1 通过激活 TLR4/MAPK/NF-κB 通路驱动炎症
机制研究显示,重组 Prdx1 蛋白可显著激活巨噬细胞内 TLR4 受体,进而引发 MAPK 信号通路(包括 ERK、JNK、p38 MAPK)及 NF-κB 通路的磷酸化激活,促进炎症因子释放。而基因敲除 Prdx1 或使用 TLR4 抑制剂 TAK-242 均可阻断上述通路激活,抑制炎症反应。这一系列实验证实,Prdx1 作为 DAMPs,通过结合 TLR4 受体,启动 MAPK/NF-κB 信号级联,是缺氧诱导肾内无菌性炎症的核心机制。
研究结论与意义
本研究首次明确了 Prdx1 在缺氧肾损伤中的关键促炎作用,揭示其通过 TLR4/MAPK/NF-κB 通路介导无菌性炎症的新机制。既往研究已发现 Prdx1 在糖尿病肾病、梗阻性肾病中具有双重作用(胞内抗氧化、胞外促炎),而本研究进一步拓展了其在缺氧微环境中的病理角色,为 AKI 和 CKD 的防治提供了跨疾病谱的潜在靶点。值得关注的是,目前针对 MAPK 通路的抑制剂因选择性差而限制临床应用,靶向 Prdx1-TLR4 轴可能规避这一局限,为开发精准抗炎药物开辟新路径。未来研究若能在临床样本中验证 Prdx1 水平与肾损伤程度的相关性,并探索其作为生物标志物或治疗靶点的转化潜力,将有望推动缺氧相关性肾病治疗的革命性突破。