组织蛋白酶L调控mTOR信号参与职业性三氯乙烯药疹样皮炎实验小鼠肾小球损伤
发布时间：2021-01-29 13:01
【研究背景】职业性三氯乙烯药疹样皮炎（Occupational Medicamentosa-like Dermatitis due to TCE,OMLDT）是由于接触三氯乙烯（Trichloroethylene,TCE）后所引起的一种急性皮肤炎症反应,脏器损伤是其常见的并发症。其中,免疫性肾脏损伤多发生在OMLDT患者大面积皮疹和重度肝炎之后,是影响OMLDT治疗和预后的一个重要因素。临床资料显示,OMLDT患者免疫性肾损伤可表现为双肾弥漫性的炎症反应,伴肾功能不全、血尿酸和肌酐水平明显增高,提示主要发挥滤过功能的肾小球受损可能是OMLDT患者免疫性肾损伤的一个重要方面。但是,TCE致敏造成免疫性肾小球损伤的具体病理机制尚不清楚。研究发现,组织蛋白酶L（Cathepsin L,CTSL）在多种肾脏疾病中表达升高,尤其是肾小球疾病,可导致足细胞骨架重组、滤过膜屏障（GFB）完整性受损、甚至是蛋白尿的形成。CTSL抑制剂或者基因敲除可明显缓解上述临床症状。不仅如此,有学者在过敏性皮炎发病过程中发现CTSL表达水平亦有所升高,提示CTSL可能还参与了过敏性疾病的免疫反应过程。本课题预实验发...
【文章来源】：安徽医科大学安徽省
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
我国OMLDT的发病情况
足细胞结构和功能的完整性是维持肾小球正常滤过功能的结构基础,各种因素所致的足细胞损伤均会不同程度破坏肾小球滤过屏障(GFB)的正常结构,甚至造成多种肾脏疾病,尤其是肾小球疾病的发生[31-33]。作为肾小球重要的固有组成细胞,足细胞与肾小球基底膜(GBM)和内皮细胞一道构成GFB[34],维持正常肾小球的三层滤过屏障。足细胞胞体伸出的许多突起所形成足突(FP)结构、以及相邻足细胞之间所构成的裂孔隔膜(Slit diaphragm,SD)是阻碍血浆蛋白质漏出的关键结构基础[35]。足细胞SD蛋白Nephrin和Podocin,以及结构蛋白Actinin-4和附着蛋白Integrinβ1的正常表达是维持肾小球滤过功能的分子基础[36-38]。但是,足细胞本身是一种终末分化的上皮细胞,自我更新能力较弱,易受各种理化因素和免疫因素的刺激,造成结构丧失和功能紊乱,引起不可逆的GFB损伤[39]。动物实验则证实在TCE所致免疫性肾小球损伤中,肾小球足细胞出现足突融合以及GFB结构完整性损伤[40],但是其具体损伤机制尚不清楚。因此,深入探讨肾小球结构损伤,特别是足细胞受损的内在机制对于防治OMLDT免疫性肾小球损伤具有重要的临床意义。组织蛋白酶L(Cathepsin L,CTSL)是半胱氨酸蛋白酶家族成员之一,广泛分布于哺乳动物各种类型细胞的溶酶体中[41]。在正常情况下,CTSL主要在溶酶体内发挥水解蛋白质的功能,参与酶原激活、抗原呈递、组织发育等多种生理过程[42]。但是,在病理情况下,溶酶体膜破裂,释放大量的CTSL进入胞浆或者胞外,造成细胞外基质的持续降解,促进机体发生炎症反应[43,44]。有研究发现,CTSL在过敏性皮炎发病过程中表达水平显著升高,提示CTSL可能参与皮肤过敏的免疫应答过程[45,46]。此外,还有研究发现多种肾脏疾病中CTSL的异常表达均可导致足细胞骨架结构重组,损伤GFB完整性,从而影响肾小球滤过功能,甚至导致蛋白尿的形成[47-49]。本课题组前期研究同样发现在TCE致敏阳性小鼠受损肾脏内存在CTSL过表达[50],但是其发挥何种具体作用还有待深入研究。
最新研究显示,多种肾脏疾病如糖尿病肾病(DN)、局灶节段性肾小球硬化(FSGS)中均存在哺乳动物雷帕毒素靶蛋白(mTOR)信号的活化[51-53]。mTOR是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族成员,主要包括两种蛋白复合物形式:mTOR复合物1(mTORC1)和mTOR复合物2(mTORC2)[54-57]。目前,关于mTORC1的研究较多,认为mTOR信号可由上游的蛋白分子激活并作用于下游底物核糖体蛋白S6蛋白激酶(p70S6K)和真核细胞翻译起始因子4E结合蛋白1(4EBP1),增加细胞内蛋白质和脂质的合成,促进细胞增殖,抑制细胞自噬,从而调控细胞的生长和分化[58,59]。有研究发现,FSGS的发病过程与mTORC1活化密切相关,后者的激活不仅是FSGS病理损伤的驱动因素之一,还可作为FSGS诊断的一个重要病理标志[60]。mTOCRC1的过度激活会引起足细胞数量的减少和足细胞体积的增大,说明mTORC1持续激活可能是FSGS发病过程中足细胞肥大的关键因素,这种mTORC1过度激活所介导的足细胞肥大还与进展性足细胞丢失、肾小球壁层上皮细胞激活以及肾小球硬化密切相关[61]。此外,在DN中,高糖所诱导的足细胞活力降低和足细胞凋亡增加可能与m TOR信号激活有关,药理学抑制mTOR信号通路可有效缓解高糖所诱导的足细胞损伤[62,63]。遗憾的是,在OMLDT肾损害中是否存在mTOR信号激活目前还没有相关的研究报道。本课题组前期研究发现,TCE致敏过程中受损肾小球过表达的CTSL可能与肾脏局部补体激活有关,我们通过药理学抑制CTSL的表达后,发现TCE致敏阳性小鼠肾脏皮质中补体C3激活形成的裂解产物C3b和iC3b表达明显减少,提示CTSL可能通过介导肾脏局部补体激活参与TCE所致免疫性肾小球损伤(研究结果尚未公开发表)。不仅如此,在T淋巴细胞中,已有研究证实CTSL可通过切割细胞内合成的补体关键分子C3,形成具有生物活性的小分子蛋白C3a和C3b,C3a可进一步与溶酶体表面G蛋白偶联受体C3aR结合,促进细胞内mTOR信号活化,调控细胞增殖、分化、凋亡和代谢等功能,说明CTSL可能是mTOR信号的一个上游调控分子[64-66]。但是,作为一个免疫“多面手”,CTSL在OMLDT免疫性肾损伤中具体发挥何种生物学作用目前还不清楚。因此,探讨CTSL能否调控mTOR信号可能有助于阐明TCE致敏过程中免疫性肾小球损伤的内在机理。
【参考文献】：
期刊论文
[1]调节性T细胞及调节性B细胞在三氯乙烯药疹样皮炎发病中的作用研究[J]. 邓立华,鲁焱,邓丽丹,韦始亮,梁实. 职业卫生与应急救援. 2020(01)
[2]mTOR在糖尿病肾病中的研究进展[J]. 于柏松,刘冰. 广东医学. 2020(02)
[3]糖尿病小鼠肾组织中Notch1通过Akt/mTOR通路抑制自噬促进肾小管间质纤维化[J]. 刘兴梅,张莹莹,王圆圆,石明隽,肖瑛,张帆,郭兵. 中国病理生理杂志. 2019(12)
[4]IL-33和IFN-γ在聚肌胞苷酸加重三氯乙烯致敏小鼠肝损伤中的表达[J]. 代玉莹,张澄,陈双平,黄丽萍,徐琼影,王峰,谢海波,张家祥,朱启星. 安徽医科大学学报. 2019(11)
[5]广东省职业性三氯乙烯药疹样皮炎病例分布特征分析[J]. 金佳纯,黄健,柳柳,李来玉,黄永顺,夏丽华,黄汉林. 中国职业医学. 2019(03)
[6]职业性三氯乙烯药疹样皮炎[J]. 石家绮,鲁严. 临床皮肤科杂志. 2019(05)
[7]职业性三氯乙烯暴露致肝肾损害的超声影像学调查[J]. 江叶,何洪林,刘玉莹,赵春枚,孙韬. 工业卫生与职业病. 2019(02)
[8]mTOR信号通路在糖尿病肾病发病机制中作用的研究进展[J]. 黎池健,黄玉香,许伟成,钱格,李永强. 生命科学. 2019(03)
[9]聚肌胞苷酸加重三氯乙烯致敏小鼠免疫性肝损伤中IL-23和IL-17表达[J]. 陈双平,张澄,谢海波,李娜,张家祥,王峰,杨玲,朱启星. 中国职业医学. 2019(01)
[10]职业性三氯乙烯药疹样皮炎血清总胆汁酸及补体3与肝功能损害的关系[J]. 王乐,姜俊杰. 中国工业医学杂志. 2018(06)
本文编号：3006931
【文章来源】：安徽医科大学安徽省
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
我国OMLDT的发病情况
足细胞结构和功能的完整性是维持肾小球正常滤过功能的结构基础,各种因素所致的足细胞损伤均会不同程度破坏肾小球滤过屏障(GFB)的正常结构,甚至造成多种肾脏疾病,尤其是肾小球疾病的发生[31-33]。作为肾小球重要的固有组成细胞,足细胞与肾小球基底膜(GBM)和内皮细胞一道构成GFB[34],维持正常肾小球的三层滤过屏障。足细胞胞体伸出的许多突起所形成足突(FP)结构、以及相邻足细胞之间所构成的裂孔隔膜(Slit diaphragm,SD)是阻碍血浆蛋白质漏出的关键结构基础[35]。足细胞SD蛋白Nephrin和Podocin,以及结构蛋白Actinin-4和附着蛋白Integrinβ1的正常表达是维持肾小球滤过功能的分子基础[36-38]。但是,足细胞本身是一种终末分化的上皮细胞,自我更新能力较弱,易受各种理化因素和免疫因素的刺激,造成结构丧失和功能紊乱,引起不可逆的GFB损伤[39]。动物实验则证实在TCE所致免疫性肾小球损伤中,肾小球足细胞出现足突融合以及GFB结构完整性损伤[40],但是其具体损伤机制尚不清楚。因此,深入探讨肾小球结构损伤,特别是足细胞受损的内在机制对于防治OMLDT免疫性肾小球损伤具有重要的临床意义。组织蛋白酶L(Cathepsin L,CTSL)是半胱氨酸蛋白酶家族成员之一,广泛分布于哺乳动物各种类型细胞的溶酶体中[41]。在正常情况下,CTSL主要在溶酶体内发挥水解蛋白质的功能,参与酶原激活、抗原呈递、组织发育等多种生理过程[42]。但是,在病理情况下,溶酶体膜破裂,释放大量的CTSL进入胞浆或者胞外,造成细胞外基质的持续降解,促进机体发生炎症反应[43,44]。有研究发现,CTSL在过敏性皮炎发病过程中表达水平显著升高,提示CTSL可能参与皮肤过敏的免疫应答过程[45,46]。此外,还有研究发现多种肾脏疾病中CTSL的异常表达均可导致足细胞骨架结构重组,损伤GFB完整性,从而影响肾小球滤过功能,甚至导致蛋白尿的形成[47-49]。本课题组前期研究同样发现在TCE致敏阳性小鼠受损肾脏内存在CTSL过表达[50],但是其发挥何种具体作用还有待深入研究。
最新研究显示,多种肾脏疾病如糖尿病肾病(DN)、局灶节段性肾小球硬化(FSGS)中均存在哺乳动物雷帕毒素靶蛋白(mTOR)信号的活化[51-53]。mTOR是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族成员,主要包括两种蛋白复合物形式:mTOR复合物1(mTORC1)和mTOR复合物2(mTORC2)[54-57]。目前,关于mTORC1的研究较多,认为mTOR信号可由上游的蛋白分子激活并作用于下游底物核糖体蛋白S6蛋白激酶(p70S6K)和真核细胞翻译起始因子4E结合蛋白1(4EBP1),增加细胞内蛋白质和脂质的合成,促进细胞增殖,抑制细胞自噬,从而调控细胞的生长和分化[58,59]。有研究发现,FSGS的发病过程与mTORC1活化密切相关,后者的激活不仅是FSGS病理损伤的驱动因素之一,还可作为FSGS诊断的一个重要病理标志[60]。mTOCRC1的过度激活会引起足细胞数量的减少和足细胞体积的增大,说明mTORC1持续激活可能是FSGS发病过程中足细胞肥大的关键因素,这种mTORC1过度激活所介导的足细胞肥大还与进展性足细胞丢失、肾小球壁层上皮细胞激活以及肾小球硬化密切相关[61]。此外,在DN中,高糖所诱导的足细胞活力降低和足细胞凋亡增加可能与m TOR信号激活有关,药理学抑制mTOR信号通路可有效缓解高糖所诱导的足细胞损伤[62,63]。遗憾的是,在OMLDT肾损害中是否存在mTOR信号激活目前还没有相关的研究报道。本课题组前期研究发现,TCE致敏过程中受损肾小球过表达的CTSL可能与肾脏局部补体激活有关,我们通过药理学抑制CTSL的表达后,发现TCE致敏阳性小鼠肾脏皮质中补体C3激活形成的裂解产物C3b和iC3b表达明显减少,提示CTSL可能通过介导肾脏局部补体激活参与TCE所致免疫性肾小球损伤(研究结果尚未公开发表)。不仅如此,在T淋巴细胞中,已有研究证实CTSL可通过切割细胞内合成的补体关键分子C3,形成具有生物活性的小分子蛋白C3a和C3b,C3a可进一步与溶酶体表面G蛋白偶联受体C3aR结合,促进细胞内mTOR信号活化,调控细胞增殖、分化、凋亡和代谢等功能,说明CTSL可能是mTOR信号的一个上游调控分子[64-66]。但是,作为一个免疫“多面手”,CTSL在OMLDT免疫性肾损伤中具体发挥何种生物学作用目前还不清楚。因此,探讨CTSL能否调控mTOR信号可能有助于阐明TCE致敏过程中免疫性肾小球损伤的内在机理。
【参考文献】：
期刊论文
[1]调节性T细胞及调节性B细胞在三氯乙烯药疹样皮炎发病中的作用研究[J]. 邓立华,鲁焱,邓丽丹,韦始亮,梁实. 职业卫生与应急救援. 2020(01)
[2]mTOR在糖尿病肾病中的研究进展[J]. 于柏松,刘冰. 广东医学. 2020(02)
[3]糖尿病小鼠肾组织中Notch1通过Akt/mTOR通路抑制自噬促进肾小管间质纤维化[J]. 刘兴梅,张莹莹,王圆圆,石明隽,肖瑛,张帆,郭兵. 中国病理生理杂志. 2019(12)
[4]IL-33和IFN-γ在聚肌胞苷酸加重三氯乙烯致敏小鼠肝损伤中的表达[J]. 代玉莹,张澄,陈双平,黄丽萍,徐琼影,王峰,谢海波,张家祥,朱启星. 安徽医科大学学报. 2019(11)
[5]广东省职业性三氯乙烯药疹样皮炎病例分布特征分析[J]. 金佳纯,黄健,柳柳,李来玉,黄永顺,夏丽华,黄汉林. 中国职业医学. 2019(03)
[6]职业性三氯乙烯药疹样皮炎[J]. 石家绮,鲁严. 临床皮肤科杂志. 2019(05)
[7]职业性三氯乙烯暴露致肝肾损害的超声影像学调查[J]. 江叶,何洪林,刘玉莹,赵春枚,孙韬. 工业卫生与职业病. 2019(02)
[8]mTOR信号通路在糖尿病肾病发病机制中作用的研究进展[J]. 黎池健,黄玉香,许伟成,钱格,李永强. 生命科学. 2019(03)
[9]聚肌胞苷酸加重三氯乙烯致敏小鼠免疫性肝损伤中IL-23和IL-17表达[J]. 陈双平,张澄,谢海波,李娜,张家祥,王峰,杨玲,朱启星. 中国职业医学. 2019(01)
[10]职业性三氯乙烯药疹样皮炎血清总胆汁酸及补体3与肝功能损害的关系[J]. 王乐,姜俊杰. 中国工业医学杂志. 2018(06)
本文编号：3006931
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