线粒体功能障碍和慢性肾脏病培训ppt课件

线粒体线粒体功能障功能障碍和慢碍和慢性肾脏性肾脏病病线粒体功能障碍和慢性肾脏病研究背景Zhang L,et al.Lancet.2012慢性肾脏病已成为我国严重的公共健康问题患病率高进展快危害大n患病率10.8%n患病人数达到1.195亿n儿童平均存活20年n成人透析患者5年生存率34%n儿童：人群总死亡率的30-150倍n成人：居民十大死因之一研究背景ZhangL,etal.Lancet.20为何慢性肾脏病会造成如此严重的后果？缺乏有效的早期预警指标和干预措施发病机制不清楚尿毒症南京儿童医院血液净化中心南京儿童医院血液净化中心研究背景为何慢性肾脏病会造成如此严重的后果？缺乏有效的早期预警指标和正常肾脏慢性肾脏病肾小球硬化肾小管间质纤维化致病因素：l免疫炎症l梗阻l感染l缺氧，等Harambat J,et al.Pediatr Nephrol.2012 Warady BA.Pediatr Nephrol.2007研究背景正常肾脏慢性肾脏病肾小球硬化肾小管间质纤维化致病因素：Har肾小球足细胞足细胞损伤肾小球硬化肾小管上皮细胞上皮细胞损伤肾小管间质纤维化NiranjanT,etal.NatMed.2010RutledgeJC,etal.NatRevNephrol.2008l高血压lRAS活化l炎症介质，等始发机制早期干预节点前移科学问题肾小球足细胞足细胞损伤肾小球硬化肾小管上皮细胞上皮细胞损伤肾肾肾脏脏肾小球肾小球肾小球足细胞肾小球足细胞肾小管上皮细胞肾小管上皮细胞肾小管肾小管研究背景线粒体与肾脏固有细胞肾脏肾小球肾小球足细胞肾小管上皮细胞肾小管研究背景线粒体与疾病：疾病：细胞死亡的促发器细胞死亡的促发器无无ATP及能量及能量死亡死亡致病致病因素因素Mitochondria:checkpointofcelllifeanddeath功能障碍功能障碍线粒体：细胞生与死的开关正常：正常：细胞内能量工厂细胞内能量工厂糖糖氧气氧气ATP能量能量细胞核细胞核疾病：细胞死亡的促发器无ATP及能量死亡致病Mitochon线粒体结构与功能Circ Res.2007 Mar 2;100(4):460-73.线粒体是体内ROS产生的最主要来源线粒体结构与功能CircRes.2007Mar2;1mtDNA复制与转录功能：n能量工厂n活性氧(ROS)n编码13种呼吸链蛋白p复合体I（NADH脱氢酶的ND1-6和ND4L亚基）p复合体III（细胞色素b）p复合体IV（细胞色素氧化酶I、II、III亚基）p复合体V（ATP酶6、8亚基）PGC-1 mtDNA复制与转录功能：复合体I（NADH脱氢酶的ND1-pRespiratorycomplexinhibitionpIncreasedROSlevelspmtDNAdeletionsandmutationspDecreasedATPlevelspDecreasedCa2+bufferingcapacitypImpairedmitochondrialproteinimport线粒体功能障碍致病因素：l免疫炎症l高糖lRAAS活化l缺氧，等线粒体功能障碍ViciousCircleRespiratorycomplexinhibition线粒体功能障碍研究假说线粒体功能障碍是否介导了慢性肾脏病的早期发生与进展？线粒体功能障碍介导慢性肾脏病早期发生与进展的分子机制？线粒体功能障碍能否成为慢性肾脏病早期诊断与干预的分子靶标？123线粒体功能障碍研究假说线粒体功能障碍是否介导了慢性肾脏病的早研究内容n线粒体功能障碍与肾足细胞损伤n线粒体功能障碍与小管细胞损伤n线粒体功能障碍介导肾损伤机制n线粒体与慢性肾病早期诊治靶标研究内容线粒体功能障碍与肾足细胞损伤第一部分第一部分线粒体功能障碍与足细胞损伤第一部分线粒体功能障碍uTerminally differentiated cellsuCommon cytoskeletal organizationuCommon machinery of process formationuBoth express nephrin,Neph1 and Neph2,GLEPP1,CAT3 and EAAT2,drebrin,synaptopodin,and Sam68-like-MP2NeuronPodocyte足细胞与神经元TerminallydifferentiatedcellTherefore,inneurodegenerativedisorderssuchasParkinsonsdiseasemitochondrialdysfunctionandoxidativestressmaycauseorworsentheclinicalfeatures线粒体功能障碍与神经元退行性病变Therefore,inneurodegenerativ线粒体功能障碍与FSGS2000年年，DolerisLM等等首首次次报报道道了了4例例线线粒粒体体细细胞胞病病患患者者同同时并发有局灶节段性肾小球硬化时并发有局灶节段性肾小球硬化(FSGS)线粒体功能障碍与FSGS2000年，DolerisLM等首线粒体功能障碍与足细胞损伤和蛋白尿在醛固酮灌注肾损伤模型及体外培养的肾小球足细胞中，线粒体功能障碍先于蛋白尿和足细胞损伤线粒体功能障碍与足细胞损伤和蛋白尿在醛固酮灌注肾损伤模型及体AldostroneTreatmentMitochondrialDysfunctionPodocyteInjuryTimeCourseMitochondrialDysfunctionPodocyteInjury?科学问题AldostroneTreatmentMitochondrMitochondrialDysfunctionPodocyteInjury?lEtBrtreatmentlTFAMKnockdownandoverexpressionlPGC-1 KnockdownandoverexpressionEtBrw/oEtBr科学问题MitochondrialDysfunctionPodoc线粒体功能障碍诱导肾小球足细胞损伤EtBr诱导线粒体功能障碍和足细胞损伤线粒体功能障碍诱导肾小球足细胞损伤EtBr诱导线粒体功能障碍线粒体功能障碍诱导肾小球足细胞损伤TFAM与线粒体功能障碍和足细胞损伤敲低TFAM诱导线粒体功能障碍和足细胞损伤过表达TFAM阻断醛固酮诱导的线粒体功能障碍和足细胞损伤线粒体功能障碍诱导肾小球足细胞损伤TFAM与线粒体功能障碍和线粒体功能障碍诱导肾小球足细胞损伤PGC-1 与线粒体功能障碍和足细胞损伤醛固酮抑制PGC-1表达，诱导PGC-1乙酰化敲低内源性PGC-1，诱导线粒体功能障碍和足细胞损伤过表达PGC-1，阻断醛固酮诱导的线粒体功能障碍和足细胞损伤线粒体功能障碍诱导肾小球足细胞损伤PGC-1与线粒体功能障MitochondrialDysfunctionPodocyteInjury?科学问题PGC-1 PGC-1 AcAcAcSIRT1AldoResveratrolCRFastinginactiveactiveMitochondrialDysfunctionPodoc线粒体功能障碍的分子机制SIRT1与PGC-1 活性调控醛固酮抑制肾小球足细胞中SIRT1表达SIRT1过表达或白藜芦醇诱导SIRT1活化，增加PGC-1表达，并抑制PGC-1乙酰化，活化PGC-1线粒体功能障碍的分子机制SIRT1与PGC-1活性调控醛固线粒体功能障碍的分子机制SIRT1活化阻断线粒体功能障碍和足细胞损伤SIRT1过表达或白藜芦醇诱导SIRT1活化，阻断醛固酮诱导的线粒体功能障碍和足细胞损伤线粒体功能障碍的分子机制SIRT1活化阻断线粒体功能障碍和足线粒体功能障碍的分子机制SIRT1活化阻断线粒体功能障碍和足细胞损伤CntlAldoAldo+RSVCntlAldoAldo+RSVCntlAldoAldo+RSV白藜芦醇通过阻断线粒体功能障碍降低醛固酮灌注小鼠蛋白尿和足细胞损伤线粒体功能障碍的分子机制SIRT1活化阻断线粒体功能障碍和足结论Riskfactors(Aldo,etc)PGC-1 PGC-1 AcAcAc线粒体功能障碍SIRT1Xinactiveactive结论RiskfactorsPGC-1PGC-1第二部分第二部分线粒体功能障碍与小管细胞损伤第二部分线粒体功能障碍研究背景细胞表型转化与CKDEMTProinflammatorycytokines,growthfactors,VEGF-SMAcontractilityECMproteasesPAI-1,TIMPsLossofnormalcell-cellandcell-matrixjunctionsFibrillarcollagensI,III,VFibronectin研究背景细胞表型转化与CKDEMTProinflammato肾小管上皮细胞表型转化EMTinkidneyinDOCA-salttreatedmiceEMTinAldotreatedRTECAlbumininducedEMTinRTECEMTinkidneyinalbumin-overloadmice肾小管上皮细胞表型转化EMTinkidneyinDO肾小管上皮细胞线粒体功能障碍醛固酮诱导肾小管上皮细胞线粒体功能障碍白蛋白诱导肾小管上皮细胞线粒体功能障碍肾小管上皮细胞线粒体功能障碍醛固酮诱导肾小管上皮细胞线粒体功线粒体功能障碍介导肾小管上皮细胞EMT线粒体功能障碍与EMT线粒体功能障碍直接介导小管上皮细胞EMTCntlAlbuminAlb+MnTBAP保护线粒体功能，阻断醛固酮和白蛋白诱导的肾小管上皮细胞EMT线粒体功能障碍介导肾小管上皮细胞EMT线粒体功能障碍与EMTP66shc与线粒体功能障碍及EMT线粒体功能障碍机制Am J Physiol Renal Physiol.2010;298(5):F1214-21 醛固酮诱导p66shc磷酸化敲低内源性p66shc，阻断醛固酮诱导的肾小管上皮细胞线粒体功能障碍和EMTP66shc与线粒体功能障碍及EMT线粒体功能障碍机制AmSIRT1/PGC-1 线粒体功能障碍机制敲低内源性PGC-1，诱导肾小管上皮细胞线粒体功能障碍和EMT过表达PGC-1，阻断醛固酮诱导的肾小管上皮细胞线粒体功能障碍和EMTSIRT1/PGC-1线粒体功能障碍机制敲低内源性PGC-SIRT1/PGC-1 线粒体功能障碍机制SIRT1/PGC-1线粒体功能障碍机制结论结论第三部分第三部分线粒体功能障碍介导CKD机制第三部分线粒体功能障碍科学问题线粒体功能障碍肾小球硬化肾小管间质纤维化?科学问题线粒体功能障碍肾小球硬化肾小管间质纤维化?研究背景炎症与肾脏病n天然免疫作为机体第一道防御系统，可被 许 多 刺 激 物 激 活，包 括 PAMPs和DAMPsn模式识别受体(PRR)：通过识别PAMPs和DAMPs，激活下游信号通路，引起炎症反应及免疫应答pToll样受体(TLRs)p视黄酸诱导基因-1样受体(RLRs)pNOD样受体(NLRs)PediatricResearch.2012;71:626-632病原相关分子模式损伤相关分子模式研究背景炎症与肾脏病天然免疫作为机体第一道防御系统，可被许多研究背景线粒体与NLRP3炎症小体活化MitochondrialcontroloftheNLRP3inflammasomeNature Immunology 12,199200(2011)研究背景线粒体与NLRP3炎症小体活化Mitochondri蛋白尿与NLRP3炎症小体活化肾组织中NLRP3表达白蛋白负荷小鼠肾组织中NLRP3炎症小体活化白蛋白诱导体外培养的肾小管上皮细胞中NLRP3炎症小体活化蛋白尿与NLRP3炎症小体活化肾组织中NLRP3表达白蛋白负Nlrp3siRNA与肾小管上皮细胞损伤NLRP3炎症小体活化与肾损伤Nlrp3 siRNA阻断体外培养的肾小管上皮细胞炎症小体活化及细胞损伤Nlrp3siRNA与肾小管上皮细胞损伤NLRP3炎症小体Nlrp3基因敲除与肾小管间质损伤NLRP3炎症小体活化与肾损伤Nlrp3、Caspase-1基因敲除减轻白蛋白负荷诱导的肾组织病理损伤Nlrp3基因敲除与肾小管间质损伤NLRP3炎症小体活化与肾线粒体功能障碍诱导NLRP3炎症小体活化线粒体与NLRP3炎症小体对话在白蛋白负荷小鼠肾组织以及体外培养的肾小管上皮细胞中，线粒体功能障碍诱导NLRP3炎症小体活化白蛋白负荷小鼠肾组织白蛋白刺激的肾小管上皮细胞线粒体功能障碍诱导NLRP3炎症小体活化线粒体与NLRP3炎NLRP3炎症小体活化诱导线粒体功能障碍线粒体与NLRP3炎症小体对话Nlrp3、Caspase-1基因敲除阻断白蛋白负荷小鼠肾组织中线粒体功能障碍NLRP3炎症小体活化诱导线粒体功能障碍线粒体与NLRP3炎结论ViciousCircle肾组织病理损伤损伤因素(蛋白尿等)线粒体功能障碍NLRP3炎症小体活化结论ViciousCircle肾组织病理损伤损伤因素线粒第四部分第四部分线粒体功能障碍与CKD分子靶标第四部分线粒体功能障碍科学问题线粒体功能障碍能否成为慢性肾脏病早期诊断及干预的分子靶标?科学问题线粒体功能障碍能否成为慢性肾脏病?pMW：12-13 kDa，易透过肾小球滤过屏障p早期血、尿中Cyt c即可升高p升高程度与肾组织病理损伤程度密切相关p非侵袭性，标本易于获取，可动态观察p敏感、易于检测(Western Blot或ELISA法)Cytc作为CKD早期诊断的分子标志CKD早期诊断的分子靶标MW：12-13kDa，易透过肾小球滤过屏障Cytc作以“acute kidney injury”,“renalfailure”,“biomarker”,“toxicity”和”cytochrome c”等词，在pubmed上搜索现有文献，明确Cytc作为AKI早期诊断的生物学标志。lCytc可作为AKI早期诊断的生物学标志l应用Cytc作为AKI的诊断标志，可改善患者的预后Cytc是AKI早期诊断标志Expert Opin Drug Metab Toxicol.2012;8(6):655-64 以“acutekidneyinjury”,“renal罗格列酮减轻蛋白尿和足细胞损伤ShamAldoAldo+RosiCKD干预的分子靶标罗格列酮减轻蛋白尿和足细胞损伤ShamAldoAldo+Ro罗格列酮保护肾组织中线粒体功能CKD干预的分子靶标罗格列酮通过保护肾组织中线粒体功能减轻肾组织的病理损伤罗格列酮保护肾组织中线粒体功能CKD干预的分子靶标罗格列酮通槐耳浸膏保护足细胞线粒体功能CKD干预的分子靶标阿霉素肾病大鼠肾组织阿霉素刺激的体外培养的肾小球足细胞槐耳浸膏保护足细胞线粒体功能CKD干预的分子靶标阿霉素肾病大槐耳浸膏减轻肾组织病理损伤CKD干预的分子靶标CntlADRA+HCntlADRA+HCntlADRA+HProteinuriaTIinjuryMinfiltration槐耳浸膏减轻肾组织病理损伤CKD干预的分子靶标CntlADRCKD干预的分子靶标(ChiCTR-TRC-10000871)基础研究应用基础临床研究阐明线粒体功能障碍介导肾组织病理损伤及其作用的分子机制发明专利(ZL200910181580.8)：槐耳浸膏通过阻断线粒体功能障碍减轻肾损伤联合复旦大学儿科医院进行双中心、前瞻性、随机、双盲对照临床试验槐耳浸膏治疗儿童肾病综合征的药物临床试验CKD干预的分子靶标(ChiCTR-TRC-10000871全文总结肾小球足细胞足细胞损伤肾小球硬化肾小管上皮细胞上皮细胞损伤肾小管间质纤维化线粒体功能障碍早期诊断早期干预全文总结肾小球足细胞足细胞损伤肾小球硬化肾小管上皮细胞上皮细学术评价 HighlightHighlight焦点栏目中焦点栏目中详细介绍研究论文详细介绍研究论文Highlight焦点栏目介绍FeaturedArticles学术评价Highlight焦点栏目中详细介绍研究论文Hi该该研研究究对对阐阐明明肾肾小小球球硬硬化化的的机机制制及及未未来来的的治治疗疗策策略略具具有有重要作用重要作用首首次次报报道道线线粒粒体体功功能能障障碍碍在在足足细细胞胞损损伤伤中中的的作作用用，对对阐阐明明肾肾小小球球硬硬化化的的机机制制具有重要作用具有重要作用对对探探讨讨慢慢性性肾肾脏脏病病的的进进展展机机制制和和治治疗疗具有重要作用具有重要作用学术评价 KidneyInt同期刊登专题述评该研究对阐明肾小球硬化的机制及未来的治疗策略具有重要作用首次该精心设计的研究工该精心设计的研究工该精心设计的研究工该精心设计的研究工作作作作回答了高血压发生回答了高血压发生回答了高血压发生回答了高血压发生中的重要问题中的重要问题中的重要问题中的重要问题该发现令人兴奋该发现令人兴奋该发现令人兴奋该发现令人兴奋，它，它，它，它开辟了一个开辟了一个开辟了一个开辟了一个新的通路，最终可以解释植根于新的通路，最终可以解释植根于新的通路，最终可以解释植根于新的通路，最终可以解释植根于生活方式、发育、以及衰老的高生活方式、发育、以及衰老的高生活方式、发育、以及衰老的高生活方式、发育、以及衰老的高血压疾病的发病机制血压疾病的发病机制血压疾病的发病机制血压疾病的发病机制高血压的病因和病理生理学可以高血压的病因和病理生理学可以高血压的病因和病理生理学可以高血压的病因和病理生理学可以比喻为一套复杂的拼图，比喻为一套复杂的拼图，比喻为一套复杂的拼图，比喻为一套复杂的拼图，线粒体和代谢异常可能成为解开线粒体和代谢异常可能成为解开线粒体和代谢异常可能成为解开线粒体和代谢异常可能成为解开这个拼图的关键这个拼图的关键这个拼图的关键这个拼图的关键学术评价 KidneyInt同期刊登专题述评该精心设计的研究工作回答了高血压发生中的重要问题该发现令人兴u国家杰出青年科学基金u973课题u国家自然科学基金u教育部新世纪优秀人才u江苏省杰出青年基金u江苏省医学领军人才基金，等合作者：n刘志红院士n杨天新教授n刘必成教授n黄松明教授欢迎各位专家莅临指导！致 谢国家杰出青年科学基金合作者：刘志红院士欢迎各位专家莅临指导！致谢谢谢大家欢迎指正张爱华致谢谢谢大家欢迎指正张爱华zhaihuan