氧化三甲胺通过促进炎症反应加重慢性肾脏病的肾脏损伤

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目的 慢性肾脏病(Chronic kidney disease,CKD)是一个日益严重的公共卫生问题,由慢性肾脏病发展的终末期肾脏病(End-stage renal disease,ESRD)的发病率和患病率在全球范围内增加。而我国成人慢性肾脏病的患病率为10.8%,患病人数不断增加带来了沉重的社会、经济负担。肠源性毒素氧化三甲胺(Trimethylamine N-Oxide,TMAO)主要是通过肾脏排泄,在晚期肾脏病患者中能观察到更高的TMAO浓度,一项肾病患者研究中发现空腹血浆TMAO浓度与全因死亡率相关。多数研究表明TMAO与血管炎症相关,参与动脉粥样硬化的发展,加速CKD的心血管并发症进展,但是关于TMAO对肾脏本身是否有损伤作用以及其损伤的机制并没有深入研究。炎症是TMAO产生损害作用的可能机制,已知持续炎症状态可以改变或干扰肾内微循环调节和灌注分布而引起肾脏损伤促进CKD进展。因此我们猜想,TMAO通过增加肾脏炎症反应,加重慢性肾脏病的肾脏损伤。方法构建Sprague Dawley大鼠(SD大鼠)的慢性肾脏病模型,6周后腹腔注射含或不含TMAO的腹膜透析液持续6周。大鼠牺牲后检测血生化肾功能指标血肌酐、尿素氮;分析肾脏组织病理HE染色、Masson染色,Western blot检测相关纤维化指标蛋白水平;组织TUNEL染色检测细胞凋亡;组织免疫化学检测肾脏组织中CD68+、CD3+细胞数。提取小鼠原代肾小管上皮细胞及培养大鼠肾成纤维细胞株NRK49F,LPS预刺激2小时后换成不同TMAO浓度培养基继续培养24小时。Real-time PCR检测肾脏组织及细胞炎症因子IL-6、TNF-α、IL-1β、IL-18和MCP1的表达;Western blot检测NLRP3炎症小体活化情况、MAPKs及NFκB通路活化情况及下游指标变化。结果1.相对于溶剂组,TMAO注射组的血清TMAO水平升高,肾功能检测上血肌酐、尿素氮明显增加;TMAO注射组中HE染色肾小管损伤评分增加,肾小管TUNEL阳性细胞数明显增加。Masson染色显示两组胶原沉积未有明显差异,纤维化指标collagen Ⅰ和Tenascin C的蛋白表达水平同样无差异。2.TMAO注射组大鼠肾脏组织CD68+、CD3+阳性细胞数增加,炎症因子TNF-α、IL-1β、IL-18、IL-6及MCP-1的mRNA表达水平增加。3.在LPS预刺激后给予不同浓度的TMAO刺激,小鼠原代肾小管上皮细胞炎症因子TNF-α、IL-1β、IL-18和大鼠肾成纤维细胞株炎症因子MCP-1、TNF-α的mRNA水平表达增加。4.TMAO注射组大鼠肾脏NLRP3炎症小体成分NLRP3及下游效应分子cleaved caspase-1和cleaved IL-1β的蛋白水平表达明显增加。5.TMAO注射组大鼠肾脏p-P38/MAPK表达增加,但下游p-NFκB及p-ERK/MAPK两组间变化无差异,而P38/MAPK下游分子TTP表达下降、HuR表达上升。结论TMAO可能通过P38/MAPK通路活化NLRP3炎症小体、增加炎症因子表达来促进肾脏的炎症反应,加重慢性肾脏病的肾脏损伤。
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