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研究背景:慢性肾脏病(CKD)常常伴有脂代谢紊乱,血清中甘油三酯,胆固醇及游离脂肪酸(FFA)的升高是CKD发生和进展的重要独立危险因素。研究表明,脂质诱导的肾小管上皮细胞损伤是CKD的重要发病机理,其中具体的机制涉及到线粒体功能障碍及炎症的激活。核因子E2相关因子2(Nrf2),是一种重要的氧化还原敏感转录因子,通过与抗氧化反应元件(antioxidant response element,ARE)相互作用,来调节细胞内的氧化还原稳态。以前的研究表明,NRF2/ARE通路与多种肾脏疾病如急性肾损伤(AKI),糖尿病性肾病(DN)和狼疮性肾炎的发病机理相关。然而,NRF2/ARE通路在合并有脂代谢紊乱的CKD患者中,特别是高脂介导的肾小管上皮细胞损伤中的作用及机制,仍未完全阐明。目的:本课题主要探讨高脂对肾小管上皮细胞NRF2/ARE通路、线粒体损伤以及NLRP3炎症小体活化的影响,并探讨它们之间的相互关系,进一步阐明NRF2/ARE通路在高脂诱导的肾小管上皮细胞线粒体损伤及NLRP3炎症小体活化中的作用及机制。方法:体外培养人近端肾小管上皮细胞,用油红O、尼罗红及BODIPY染色检测PA(300μmol/L)刺激下肾小管上皮细胞内脂质集聚情况,CCK-8检测细胞活力,鬼笔环肽染色观察细胞骨架,流式细胞计数检测细胞周期及凋亡。采用Mitotracker染色观察线粒体形态,JC-1染色观察PA刺激下细胞内线粒体膜电位,DCFH-DA和线粒体活性氧荧光探针MitoSOX检测细胞内及线粒体来源活性氧的产生水平。进一步采用Western blot检测PA刺激下肾小管上皮细胞中线粒体凋亡途径相关蛋白,NRF2/ARE途径相关蛋白Nrf2、HO-1、NQO-1及NLRP3炎症小体相关蛋白NLRP3,caspase1,IL-18的表达,采用免疫荧光共定位和提取核蛋白,检测PA刺激下Nrf2蛋白的核转移情况。通过线粒体抗氧化剂Mito tempol预处理,采用SiRNA敲低或药物tBHQ激动Nrf2的表达,检测其对PA刺激下肾小管上皮细胞线粒体损伤、线粒体来源活性氧的产生,NLRP3炎症小体活化及细胞凋亡的影响。同时通过高脂饮食建立高脂诱导的肾损伤动物模型,并给以tBHQ处理,以验证上述机制。结果:与对照组相比,PA刺激可以明显诱导肾小管上皮细胞内脂质集聚,并呈浓度依赖性减弱细胞活力,损伤细胞骨架,增加细胞凋亡。PA可以诱导肾小管上皮细胞线粒体分裂,线粒体膜电位的下降,并增加肾小管上皮细胞内总体ROS的产生和线粒体来源的ROS的产生。PA刺激可以通过线粒体途径诱导肾小管上皮细胞凋亡,表现为呈浓度依赖性增加Bax、Cyt c、Cleaved-PARP及Cleaved-caspase3的表达或呈浓度依赖性减少Bcl-2、Caspase9的表达。PA刺激可以激活NRF2/ARE信号通路,表现为呈浓度及时间依赖性增加Nrf2、HO-1、NQO-1蛋白的表达,并且Nrf2蛋白核转移增加。PA刺激也可以激活NLRP3炎症小体的活化,表现为NLRP3,Caspase1,IL-18的表达增加。进一步采用siRNA敲低Nrf2的表达后,PA刺激可以进一步增加线粒体来源的ROS产生,加重线粒体的损伤,增强NLRP3炎症小体的活化,加重细胞损伤,而采用Mito tempol预处理或tBHQ激动Nrf2后,可以明显减少PA诱导的肾小管上皮细胞线粒体来源的ROS产生,减轻线粒体的损伤,抑制NLRP3炎症小体的活化,减轻细胞损伤。此外,在高脂诱导的肾损伤动物模型中,Nrf2激动剂tBHQ处理后可以明显激活大鼠肾脏NRF2/ARE信号通路,显著减轻高脂诱导的大鼠肾近端小管上皮细胞的线粒体损伤,NLRP3炎症小体的活化以及肾近端小管上皮细胞的凋亡。结论:高脂可以诱导肾小管上皮细胞内线粒体损伤、线粒体来源的ROS的产生增加、NRF2/ARE信号通路的激活、NLRP3炎症小体的活化和细胞损伤。线粒体来源的ROS介导了PA诱导的肾小管上皮细胞线粒体损伤,NLRP3炎症小体的活化和细胞损伤。NRF2/ARE信号通路可以通过减少线粒体来源ROS的产生,保护线粒体的损伤,抑制NLRP3炎症小体的活化,以保护PA诱导的肾小管上皮细胞损伤。