线粒体DNA泄漏与微核形成通过cGAS-STING通路激活驱动马兜铃酸I诱导的肾炎发生机制研究

本研究针对马兜铃酸I(AAI)诱发肾炎的分子机制，首次揭示线粒体DNA(mtDNA)泄漏和微核形成通过激活cGAS-STING先天免疫信号通路的关键作用。研究人员采用多组学技术证实AAI诱导的基因组不稳定性触发固有免疫反应，为临床防治马兜铃酸肾病(AN)提供了新靶点。该发现不仅阐明AN的发病机理，更为其他环境毒素致肾损伤研究提供范式。

　　

马兜铃酸作为传统中药成分长期被用于多种疾病治疗，然而其肾毒性问题日益凸显。马兜铃酸I(AAI)诱导的肾炎(AN)以进行性肾纤维化为特征，但具体分子机制始终未明。近年研究发现，环境毒素可通过诱发基因组不稳定激活固有免疫系统，而cGAS-STING通路作为DNA损伤感受器在炎症性疾病中起关键作用。这为解析AN发病机制提供了新思路——AAI是否通过破坏基因组完整性触发cGAS-STING通路激活？

为解答这一科学问题，研究人员开展系统性实验。通过建立AAI诱导的小鼠肾炎模型，结合免疫荧光染色、流式细胞术和分子生物学技术，首次捕捉到肾小管上皮细胞中线粒体DNA(mtDNA)泄漏至胞质的现象。进一步研究发现，AAI处理显著增加微核形成率，提示染色体不稳定性。机制研究表明，泄漏的mtDNA通过激活cGAS-STING通路，促进干扰素刺激基因(ISGs)表达，驱动炎症因子风暴。基因敲除实验证实STING缺失可显著缓解AAI诱导的肾损伤。

主要技术方法

研究采用AAI诱导的小鼠肾炎模型，通过透射电镜观察线粒体超微结构，彗星实验检测DNA损伤，免疫共沉淀验证cGAS与mtDNA结合，qPCR分析炎症因子表达。人类肾小管上皮细胞系(HK-2)用于体外机制研究。

Sampling design

动物实验采用8周龄C57BL/6小鼠，随机分为对照组和AAI处理组(5mg/kg/d)，持续4周。肾组织样本分别用于病理学分析和分子检测。

DNA isolation and genotyping

从肾组织分离mtDNA，采用数字PCR定量胞质mtDNA含量。微核分析通过Giemsa染色计数双核细胞中微核形成率。

Results

数据表明AAI处理组胞质mtDNA含量增加3.8倍(P<0.001)，微核形成率提升5.2倍。免疫荧光显示cGAS与泄漏mtDNA共定位，STING磷酸化水平显著升高。转录组分析发现ISG15等干扰素相关基因表达上调12-15倍。

Discussion

本研究揭示AAI通过"mtDNA泄漏-微核形成-cGAS-STING激活"轴驱动肾炎的新机制。特别值得注意的是，微核作为染色体不稳定标志物，其形成可能放大DNA损伤信号，形成炎症正反馈循环。这为理解环境毒素致肾损伤提供了统一理论框架。

Conclusions

研究证实基因组不稳定性是AAI肾毒性的核心环节，cGAS-STING通路成为潜在治疗靶点。临床意义在于：①为AN早期诊断提供微核率等生物标志物；②开发STING抑制剂可能成为防治新策略；③警示含马兜铃酸药物的使用风险。该发现对其他重金属、化疗药物致肾损伤研究也具有借鉴价值。