肾小管上皮细胞与成纤维细胞间TGF-β1/IL-11正反馈环路促进大鼠肾间质成纤维细胞异位钙化的机制研究

本研究针对钙草酸钙（CaOx）肾结石中Randall斑（RP）形成的机制难题，揭示了IL-11通过激活ERK1/2和JNK通路促进成纤维细胞异位钙化的作用，并首次发现CaOx晶体诱导的TGF-β1/IL-11正反馈环路是驱动RP形成的核心机制。抗IL-11中和抗体在动物模型中显著抑制钙盐沉积，为临床干预提供了新靶点。

　　

钙草酸钙（CaOx）肾结石是全球范围内发病率持续上升的泌尿系统疾病，其中Randall斑（RP）作为结石形成和复发的关键病理基础，其发生机制却长期未明。RP的特征性改变包括肾乳头区的异位钙化和纤维化，这一过程与冠状动脉钙化（CAC）类似，涉及成纤维细胞的成骨分化。尽管已知白细胞介素-11（IL-11）在成骨和纤维化中发挥重要作用，但其在RP形成中的具体机制仍是空白。

广州医科大学附属第一医院的研究团队通过临床样本分析、细胞共培养和动物实验，首次揭示了IL-11在RP形成中的核心作用。研究发现，RP患者组织、尿液和血清中IL-11水平显著升高。体外实验证实IL-11通过激活ERK1/2和JNK信号通路，促进肾成纤维细胞的钙盐沉积和成骨分化标记物表达。更关键的是，研究人员发现草酸钙晶体可诱导肾小管上皮细胞分泌转化生长因子-β1（TGF-β1），进而刺激成纤维细胞分泌IL-11；而IL-11又能反馈促进上皮细胞TGF-β1分泌，形成正反馈环路。动物实验中，抗IL-11中和抗体显著减轻高草酸尿症诱导的肾脏钙化和纤维化。

关键技术包括：临床RP样本的活检采集（使用BIGopsy Backloading活检钳）、免疫组织化学分析、原代细胞共培养系统、Western blot检测ERK1/2和JNK磷酸化水平，以及乙醛酸诱导的大鼠高草酸尿症模型。

临床样本分析
通过免疫组化证实RP组织中IL-11表达显著高于正常肾乳头组织，且CaOx结石患者的尿IL-11/肌酐比值和血清IL-11水平均明显升高，提示IL-11可能作为RP形成的生物标志物。

IL-11促钙化机制
体外实验显示，重组IL-11处理可剂量依赖性增加肾成纤维细胞的钙结节形成（通过茜素红染色定量），同时上调成骨标记物RUNX2和骨钙素（OCN）表达。机制上，IL-11通过激活ERK1/2和JNK（而非p38 MAPK）信号通路驱动这一过程，特异性抑制剂U0126（ERK1/2抑制剂）和SP600125（JNK抑制剂）能完全阻断IL-11的促钙化作用。

细胞间正反馈环路
共培养实验发现，草酸钙晶体刺激的肾小管上皮细胞通过分泌TGF-β1激活成纤维细胞IL-11分泌；反之，IL-11又能刺激上皮细胞TGF-β1分泌。这种正反馈环路被TGF-β1中和抗体或IL-11受体阻断剂（XR-110）打断后，成纤维细胞钙化显著减轻。

动物模型验证
在高草酸尿症大鼠模型中，抗IL-11中和抗体治疗组肾脏的钙盐沉积量较对照组减少68%，同时纤维化面积和α-SMA⁺肌成纤维细胞浸润明显减少。Micro-CT显示治疗组肾乳头区钙化体积显著降低，印证了IL-11在RP进展中的关键作用。

这项研究不仅阐明了IL-11通过ERK/JNK通路驱动成纤维细胞异位钙化的分子机制，更揭示了肾小管上皮细胞与成纤维细胞间TGF-β1/IL-11正反馈环路在RP形成中的核心地位。从转化医学角度看，靶向阻断这一环路（如使用IL-11中和抗体）可能成为预防CaOx结石复发的新策略。此外，血清IL-11水平或可作为RP进展的无创监测指标。该成果为理解器官异位钙化提供了跨疾病（如CAC和RP）的共性机制框架，并为开发针对细胞间通讯的疗法树立了范例。