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研究背景脓毒血症指由于感染及感染所致全身炎症反应导致多器官功能衰竭的一组综合征。其中革兰阴性菌内毒素-脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)是脓毒血症重要致病因素。肾小管上皮细胞线粒体结构及功能损伤是内毒素血症诱发急性肾损伤(Acute kidney injury,AKI)的关键病理改变。但是内毒素血症AKI中肾小管上皮细胞损伤机制尚不清楚。叉头框转录蛋白O1(Forkhead box O1,FOXO1)是一类保守转录因子,参与调控氧化应激、糖代谢、DNA损伤修复。FOXO1在肾实质细胞中广泛表达,在糖尿病肾病、肾纤维化等多种肾脏疾病中发挥重要作用。但在内毒素血症AKI中,肾小管上皮细胞FOXO1的作用及具体机制尚不明确。研究目的探讨肾小管上皮细胞FOXO1在内毒素血症AKI中的作用及机制。研究方法1)动物实验:6-8周C57BL/6小鼠腹腔注射LPS(10mg/kg)诱导内毒素血症AKI模型,检测血清肌酐、尿素氮、TNF-α、IL-6。利用Western blot、qPCR、免疫荧光等检测小鼠肾脏FOXO1、线粒体中枢调控分子过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活物 1-α(Peroxisome proliferator-activated receptor γ-coactivator 1-α,PGC1-α)、线粒体复合体I(Ndufs1)、-V(Atp5o)转录及表达变化。电镜观察肾小管细胞线粒体损伤情况。肾脏原位注射过表达FOXO1腺相关病毒(Adeno-associatedvirus,AAV)预处理内毒素血症小鼠,观察肾脏过表达FOXO1对小鼠肾功能及肾小管上皮细胞线粒体损伤的影响。2)体外试验:培养人近端肾小管上皮细胞株(HK-2),LPS(40 μg/ml)诱导内毒素血症肾小管上皮细胞损伤模型,FOXO1过表达腺病毒感染HK-2细胞,MTT法检测细胞活力;Mitotracker标记线粒体形态;Mito-SOX检测线粒体超氧化物含量;检测FOXO1、PGC1-α、促凋亡因子Bax及线粒体复合体I(Ndufb8)、-V(Atp5g1)mRNA变化。沉默HK-2细胞FOXO1,观察PGC1-α的变化。研究结果(一)动物实验:1)与对照组相比,内毒素血症组小鼠血肌酐、尿素氮随时间梯度呈上调趋势,24h最为显著;病理染色见小管细胞肥大及空泡变性、管腔狭窄;小鼠肾脏FOXO1转录及表达下调;电镜可见线粒体肿胀、嵴断裂;线粒体调控分子PGC1-α、Ndufs1、Atp5o mRNA下调;2)小鼠肾脏注射FOXO1 AAV后,与LPS组相比,LPS+FOXO1组血肌酐及尿素氮下调;电镜示线粒体损伤有所改善;FOXO1表达上调;同时PGC1-α、Ndufs1、Atp5o mRNA上调。(二)体外实验:1)与对照组相比,LPS可引起HK-2细胞FOXO1转录及表达下调;HK-2细胞活力下降、线粒体片段化、线粒体超氧化物聚积;LPS还可介导Bax上调以及PGC1-α、Ndufb8、Atp5g1转录下调。2)过表达FOXO1可改善HK-2细胞活性,减轻线粒体片段化及氧化呼吸功能损伤,PGC1-α转录及表达上调。3)沉默HK-2细胞FOXO1,PGC1-α转录及表达下调。结论肾小管上皮细胞FOXO1下调并介导内毒素血症AKI肾小管上皮细胞损伤。过表达FOXO1可减轻内毒素血症AKI,其可能机制是上调PGC1-α从而改善线粒体功能。本研究发现了内毒素血症AKI发生的新机制,为内毒素血症AKI防治提供新理论及新靶点。