《Experimental Physiology》：S14G-humanin attenuates renal ischaemia–reperfusion injury, potentially through activation of STAT3 and ERK1/2 signalling pathways in rats
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肾缺血-再灌注（I/R）损伤可导致急性肾小管坏死和肾功能衰竭，触发包括炎症、活性氧生成、细胞凋亡和线粒体功能障碍在内的病理机制。线粒体衍生肽人源素（humanin，HN）具有抗凋亡和抗炎特性，已被证明能够抵抗氧化应激并恢复线粒体功能。本研究旨在探讨S14G-h
肾缺血-再灌注（I/R）损伤可导致急性肾小管坏死和肾功能衰竭，触发包括炎症、活性氧生成、细胞凋亡和线粒体功能障碍在内的病理机制。线粒体衍生肽人源素（humanin，HN）具有抗凋亡和抗炎特性，已被证明能够抵抗氧化应激并恢复线粒体功能。本研究旨在探讨S14G-humanin（humanin G，HNG）对肾I/R损伤的作用。将Sprague-Dawley雄性大鼠分为四组（n=48）：（1）Sham组，（2）I/R组，（3）HNG-Sham组和（4）HNG-I/R组。在I/R组中，实施肾动脉结扎45分钟，随后再灌注24小时。HNG（2 mg/kg，静脉注射）在再灌注前10分钟给药。再灌注期间收集尿液，实验通过采集血液和组织样本终止。I/R组血尿素氮和血清肌酐水平升高，且不受HNG治疗影响。I/R组中降低的谷胱甘肽水平和超氧化物歧化酶活性在HNG给药后显著恢复。与I/R组相比，HNG-I/R组髓过氧化物酶活性和丙二醛水平显著降低。与I/R组相比，HNG-I/R组ATP水平和线粒体复合物I活性显著升高。I/R组中显著升高的凋亡细胞百分比在HNG-I/R组中显著降低。与I/R动物相比，HNG-I/R大鼠的信号转导与转录激活因子3（STAT3）和细胞外信号调节激酶1和2（ERK1/2）磷酸化水平也升高。HNG通过减轻氧化应激、炎症和细胞凋亡，同时增强抗氧化能力和线粒体功能，并通过STAT3和/或ERK1/2激活来减轻肾I/R损伤。
**论文解读：S14G-humanin减轻大鼠肾缺血-再灌注损伤的机制研究**
**一、研究背景与目的**
肾缺血-再灌注（ischaemia-reperfusion，I/R）损伤常见于出血、休克、脓毒症或肾移植等临床情境，是导致急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）的重要原因，与高发病率和死亡率密切相关。I/R损伤的病理过程始于缺血期，并在再灌注期间进一步加剧。缺血本身可直接损伤肾小管内皮细胞和上皮细胞，严重时可导致细胞凋亡和坏死。再灌注虽然恢复了氧气供应，但同时诱发大量活性氧（reactive oxygen species，ROS）生成，通过激活和募集白细胞、诱导膜脂质过氧化以及对细胞内结构造成氧化损伤，进一步加重组织损伤和细胞死亡。
线粒体在ATP合成、能量代谢、凋亡调控和Ca
2+稳态中发挥着核心作用。肾I/R损伤中观察到的线粒体功能障碍以线粒体肿胀、嵴和膜间隙扩张以及线粒体膜电位降低为特征。受损的线粒体抑制电子传递链（electron transport chain，ETC）酶（包括复合物I、复合物II和ATP合酶）的活性，导致显著的电子泄漏，从而增加ROS的产生。生理条件下，机体氧化剂与抗氧化系统处于动态平衡，而I/R损伤因ROS生成增多和抗氧化系统功能减弱，打破这一平衡。已有研究表明，过氧化氢酶（catalase，CAT）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和谷胱甘肽（glutathione，GSH）等抗氧化剂能够减轻肾I/R过程中的ROS介导损伤。
Humanin（HN）是一种首先在阿尔茨海默病患者淀粉样蛋白-β斑块中发现的线粒体衍生肽，具有改善线粒体功能、增强抗氧化系统和抗凋亡作用。已有研究证实HN对脑、心肌和肠组织的I/R损伤具有保护作用。尽管HN发挥细胞保护和抗凋亡作用的胞内信号机制尚未完全阐明，现有证据强调信号转导与转录激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）和细胞外信号调节激酶1和2（extracellular signal-regulated kinases 1 and 2，ERK1/2）通路是其关键介质。S14G-humanin（humanin G，HNG）是通过将第14位丝氨酸替换为甘氨酸而生成的一种高效HN类似物，该替换显著增强了humanin的活性。目前虽有少数研究探讨了HNG在实验性慢性肾衰竭模型中的作用，但其对肾I/R损伤（被公认的AKI实验模型）的急性效应尚未被研究。因此，本研究旨在探讨急性HNG给药在大鼠肾I/R诱导的AKI模型中的作用及其潜在机制。
**二、主要技术方法**
研究人员选用48只雄性Sprague-Dawley大鼠（8-10周龄，体重200-250 g，购自Akdeniz大学实验动物应用与研究中心），随机分为四组：Sham组、I/R组、HNG-Sham组和HNG-I/R组。I/R组通过夹闭双侧肾蒂45分钟随后再灌注24小时建立肾I/R损伤模型，HNG（2 mg/kg）在再灌注前10分钟经尾静脉注射。研究采用自动分析仪检测血清肌酐（serum creatinine，sCr）和血尿素氮（blood urea nitrogen，BUN），计算肌酐清除率（creatinine clearance，ClCr）；苏木精-伊红（haematoxylin and eosin，H&E）染色进行组织病理学评分；TUNEL（terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labelling）染色检测凋亡细胞；Western blot分析p-STAT3和p-ERK1/2蛋白表达；生化试剂盒检测ATP水平、线粒体复合物I活性、丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量、GSH水平、SOD和CAT活性，以及髓过氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）活性。
**三、研究结果**
**3.1 HNG未能恢复肾I/R损伤后的肾功能**
I/R组大鼠再灌注24小时后肾功能显著恶化，表现为sCr和BUN水平升高，ClCr（反映肾小球滤过率的指标）降低。然而，HNG-I/R组的sCr、BUN和ClCr水平与I/R组相比均无显著差异（P值分别为0.884、0.993和0.763），表明在本研究条件下HNG治疗未改善肾功能参数。
**3.2 HNG治疗减轻细胞凋亡但未改善组织病理学损伤**
H&E染色显示I/R组肾小管出现坏死、萎缩、扩张、刷状缘丢失和管型形成等结构改变，组织病理学损伤评分显著高于Sham组。HNG-I/R组的损伤评分与I/R组无显著差异（P=0.999），表明HNG未减轻组织病理学损伤。TUNEL染色结果则显示，I/R组凋亡细胞百分比显著升高（P<0.001），而HNG-I/R组凋亡细胞密度较I/R组显著降低（P=0.00276），表明HNG具有抗凋亡作用。
**3.3 HNG改善肾I/R损伤引起的线粒体功能障碍**
I/R组肾组织匀浆中ATP水平较Sham组显著降低（P<0.001），而HNG-I/R组ATP水平较I/R组显著升高（P=0.0414）。同样，I/R组线粒体复合物I活性显著低于Sham组（P=0.00129），HNG-I/R组复合物I活性较I/R组显著升高（P=0.0420）。这些结果表明HNG能够部分恢复I/R损伤引起的线粒体功能损害。
**3.4 HNG减轻氧化应激并恢复抗氧化能力**
I/R组肾组织MDA水平（脂质过氧化产物）较Sham组显著升高（P<0.001），而HNG-I/R组MDA水平较I/R组显著降低（P=0.0150）。I/R组GSH水平和SOD活性均显著降低，HNG治疗后均显著回升（GSH：P=0.00325；SOD：P=0.0228），且与各自Sham对照组无显著差异。然而，CAT活性在I/R组中显著降低，HNG治疗未能恢复其活性（P=0.895）。
**3.5 HNG减轻肾I/R损伤诱导的炎症反应**
I/R组肾组织MPO活性（中性粒细胞浸润的标志物）较Sham组显著升高（P<0.001），HNG-I/R组MPO活性较I/R组显著降低（P=0.0185），表明HNG能够减轻I/R诱导的炎症反应。
**3.6 HNG增加肾I/R损伤后STAT3和ERK1/2磷酸化**
Western blot分析显示，I/R组ERK1/2磷酸化水平与Sham组相比有所升高但未达统计学显著（P=0.772），而HNG-I/R组p-ERK1/2水平较I/R组和HNG-Sham组均显著升高（P<0.001）。相似地，I/R组p-STAT3表达较Sham组显著增加（P=0.00516），HNG-I/R组p-STAT3水平较I/R组和HNG-Sham组均显著升高（P<0.001）。各组间β-actin表达无差异，证实上样量一致。
**四、讨论与结论**
本研究首次探讨了HNG在肾I/R损伤大鼠模型中的作用。研究发现，HNG给药能够减轻I/R诱导的氧化应激、炎症和细胞凋亡，同时恢复线粒体功能（增加复合物I活性和ATP水平），并伴随STAT3和ERK1/2磷酸化水平的升高。然而，值得注意的是，尽管HNG产生了上述有益的细胞和分子效应，但未能在24小时再灌注期内显著改善肾功能（sCr、BUN、ClCr）或减轻组织病理学损伤。研究人员认为，这种细胞/分子水平保护与短期功能和病理恢复之间的分离现象表明，仅保留线粒体功能和调节细胞应激反应可能不足以在严重缺血-再灌注后的最初24小时内逆转已确立的结构性肾损伤。HNG未改善CAT活性可能归因于I/R期间CAT蛋白合成减少。关于STAT3和ERK1/2通路的作用，研究人员强调目前的结果仅表明相关性而非因果机制，因为未进行通路特异性抑制实验。研究结论指出，HNG通过STAT3和/或ERK1/2激活，调节氧化应激、凋亡、炎症和线粒体功能，在肾I/R诱导的AKI中发挥有益的细胞和分子效应。然而，不同治疗方案或更长再灌注时间是否能够最终改善肾功能和组织病理学结局，仍需进一步研究验证。该研究为HNG作为肾I/R损伤关键致病通路调节因子的潜在价值提供了实验依据，同时也揭示了其从分子保护到功能恢复之间转化所面临的挑战。
