糖酵解在范可尼综合征中发病机制初探

来源 :北京协和医学院 | 被引量 : 1次 | 上传用户:a471839794
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研究背景:近端肾小管功能受损导致的范可尼综合征(Fanconi syndrome,FS)会引起多种中小分子物质重吸收障碍。临床主要表现为近端肾小管酸中毒、肾性糖尿、氨基酸尿、磷酸盐尿(低磷血症)、碳酸盐尿和尿酸尿(低尿酸血症)等。目前FS相关临床研究,样本量较小,缺乏病理及预后相关研究,FS发病机制主要包括近端小管重吸收受体功能障碍、内吞体-溶酶体蛋白降解途径受损、钠-糖转运体及钠-磷共转运体表达降低、线粒体功能障碍、产能减少及Na-K-ATP酶功能障碍等。近端肾小管重吸收功能的实现需要消耗大量能量,主要来源于线粒体脂肪酸β氧化产生的三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP),当线粒体障碍时会影响相关物质转运而导致范可尼综合征。在能量缺乏时,糖酵解是重要的替代途径,是细胞自我更新和增殖的关键,但糖酵解在能量代谢障碍导致的FS中是否发挥作用并不清楚。腺苷(Adenosine)是ATP代谢产物,结合细胞膜上相应的G蛋白偶联受体,其中1型受体(A1 Adenosine Receptor,A1AR)在心脏器官缺血再灌注损伤中,能有效改善器官对缺血的耐受性和能量代谢状态,进而减少器官损伤,并可增加糖酵解。但A1AR是否通过糖酵解途径,参与调节肾脏近端小管能量代谢障碍时FS的发病机制尚无研究。因此在较大队列中观察不同种类范可尼综合征的临床病理特点,了解能量代谢对FS发病及代偿(糖酵解)机制,研究A1AR对FS糖酵解的调节作用,有助于理解不同原因导致近端小管功能障碍和损伤的机制,为FS的治疗提供潜在新的思路。研究目的:1.分析范可尼综合征临床病理特点2.在FS病人和PTC能量代谢障碍引起的FS动物模型中观察糖酵解关键酶表达及其与FS临床特点的关系3.观察A1AR缺失对FS特点的影响及与糖酵解的关系研究方法:第一部分:范可尼综合征患者临床病理特点及与近端小管糖酵解关系1.纳入2012年1月1日至2018年9月30日确诊为范可尼综合征住院患者,搜集患者人口学资料、病史资料、实验室检查、肾脏病理资料,总结范可尼综合征的临床病理特点;2.免疫组化半定量分析肾脏皮质糖酵解关键酶己糖激酶2(HK2)及近端小管转运子(megalin、cubilin)表达与对照组(肾小球轻微病变患者)的差异。第二部分:糖酵解在范可尼综合征中的发病机制初探1.通过腹腔注射马来酸(2mmol/kg BW)建立范可尼综合征及急性肾损伤动物模型,选择不同时间点代谢笼收集24小时尿标本、尾夹法监测血压,处死小鼠时收集血液及肾组织标本,观察体重、尿量、尿蛋白、尿电解质、血压、肾功能情况,常规病理染色及透射电镜观察肾小管及线粒体损伤情况;2.免疫印迹法及免疫组化分析小鼠动物模型肾脏皮质糖酵解关键酶己糖激酶2(HK2)表达与对照的差异;免疫组化半定量分析小鼠动物模型肾脏皮质megalin表达与对照的差异;3.预先给予糖酵解抑制剂2DG(500mg/kg BW),然后建立范可尼综合征及急性肾损伤动物模型,观察小鼠体重、尿量、尿蛋白、尿电解质、血压、肾功能情况,常规病理染色及透射电镜观察肾小管及线粒体损伤情况,并与对照组和FS组小鼠进行比较;4.免疫印迹法分析小鼠动物模型肾脏皮质A1AR表达与对照组的差异;在A1AR敲基因小鼠(A1AR-/-)中建立范可尼综合征及急性肾损伤动物模型,观察上述表型、病理和线粒体损伤情况,western blot及免疫组化半定量分析小鼠动物模型肾脏皮质糖酵解关键酶己糖激酶2(HK2)表达与对照的差异;研究结果:第一部分:范可尼综合征患者临床病理特点及与近端小管糖酵解关系1.1 150例Fanconi综合征患者主要临床常表现为乏力(61.4%)、骨痛(60.3%),还可伴有夜尿增多(30.8%),尿路结石(9.6%),常见导致范可尼综合征的病因有浆细胞病(14.0%)、自身免疫性疾病(1 1.3%)、药物相关(13.3%)和遗传性疾病(4.0%)等。其中21例浆细胞疾病相关Fanconi综合征病例临床资料显示肾脏意义的单克隆免疫球蛋白病(MGRS)占浆细胞疾病相关Fanconi综合征的47.6%,多发性骨髓瘤(MM)占26.6%,M蛋白轻链类型多为κ型,占85.7%,M蛋白仅有轻链占57.1%,33.3%患者重链类型为IgG。1.2 与原发干燥综合征相关Fanconi综合征患者相比较,浆细胞疾病相关Fanconi综合征平均年龄无显著性差异(56.5±13.8岁比48.9±12.6岁,P=0.112);女性比例更高(92.9%vs 57.1%,P=0.028)血沉、高丙种球蛋白血症比例、血IgG更高,贫血较突出(Hb 115±13g/L比132±25g/L,P<0.05),低血钾患者比例约为浆细胞疾病相关范可尼综合征的1.5倍。Fanconi综合征病理特点:1.小管上皮细胞变性及小管萎缩,2.小管刷状缘脱落,3.炎症细胞浸润。1.3 Fanconi肾脏组织megalin、cubilin表达水平均较对照组(GML)显著降低(P<0.001),糖酵解关键酶己糖激酶型2(HK2)的表达水平较GML组显著升高(P<0.001)。第二部分:糖酵解在范可尼综合征中的发病机制初探2.1.腹腔注射马来酸可诱导C57BL/6J小鼠发生范可尼综合征(FS)和急性肾损伤(AKI),主要表现为肾性糖尿、肾性氨基酸尿、蛋白尿、血压降低和肌酐、尿素氮升高,建模后MAL组小鼠24小时尿钠、钾、磷、钙排泄量较基线和对照组显著增加1.5-4倍(P<0.05),且建模第1天较第7天变化更为明显。2.2.MAL组小鼠肾组织糖酵解关键酶(HK2)较CON组表达上调(HK2:0.26±0.05比0.09±0.03,P<0.01),MAL组小鼠肾组织近端小管转运子megalin为CON组50%(P<0.05)。预先腹腔注射2DG抑制糖酵解使马来酸诱导FS小鼠肾组织megalin表达进一步下调30%(P<0.05);24小时尿蛋白排泄量进一步增多(50.12±8.23mg比38.79±5.08mg,P<0.05);2.3.FS小鼠模型肾组织A1AR表达上调。和野生型FS小鼠相比,A1AR-/-FS小鼠CCr水平更低,肾组织糖酵解关键酶表达更低(HK2:0.26±0.03比0.34±0.06,P<0.05。megalin 表达相对比例下调(0.012±0.001,比 0.018±0.002,P<0.05)。结论:本研究条件下1.Fanconi综合征常见的病因包括浆细胞病、自身免疫性疾病、药物相关和遗传性疾病等。主要临床表现为乏力、骨痛、夜尿增多、尿路结石;糖酵解参与FS的发生发展;2.马来酸通过破坏近端小管线粒体功能,可成功诱导小鼠范可尼综合征和急性肾损伤,且糖酵解关键酶表达代偿增加,阻断该过程,megalin损伤更重,24小时尿蛋白明显增加;3.FS小鼠A1AR表达升高,A1AR缺失范可尼综合征小鼠肾功能损伤更明显,megalin损伤更重,糖酵解关键酶(HK2)表达更低,提示A1AR参与了 FS糖酵解的代偿过程。
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