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研究背景及目的肾脏纤维化是各种类型慢性肾脏病(CKD)最终的共同病理结局,其潜在的确切机制尚不清楚,目前还没有针对肾脏纤维化的完全有效的治疗方法,因此,了解肾脏纤维化的潜在机制并确定治疗靶点对控制CKD的进展至关重要。近年来发现C-X-C趋化因子受体4(CXCR4)参与CKD的进展,我们课题组的前期研究发现CXCR4通过氧化应激介导足细胞损伤,也有报道巨噬细胞或者肾小管细胞的CXCR4基因敲除均可减轻肾脏纤维化。此次课题旨在探索肾小管上皮细胞来源的CXCR4通过β-catenin信号参与肾脏纤维化的可能机制。方法我们构建单侧输尿管梗阻(UUO)、双侧缺血再灌注(IRI)和单侧IRI(UIRI)的CKD小鼠模型和留取CKD患者肾组织。首先从蛋白和基因水平检测CKD肾脏中CXCR4、β-catenin表达的变化及两者的关系。接着向CKD小鼠腹腔注射CXCR4的特异性抑制剂AMD3100,或者尾静脉快速注射使携带的CXCR4编码基因进入肾脏、再腹腔注射β-catenin的小分子抑制剂ICG-001,应用Western blot、IHC、IF、RT-qPCR、Masson染色、过碘酸-希夫(PAS)染色、天狼星红染色和功能学检测等多种技术,从多个层面检测纤维化指标、GSK3β和β-catenin及下游靶基因的表达。在体外实验中,采用过表达或者干扰质粒转染以及细胞因子刺激的方法处理人近端肾小管上皮细胞(HKC-8),确认GSK3β/β-catenin信号通路对纤维化的影响,并探索GSK3β/β-catenin的上游信号,最后通过CKD动物模型进行体内验证。结果CKD肾脏中CXCR4和β-catenin的表达均呈时间依赖性地增加并主要定位于肾小管上皮细胞,两者呈共表达现象;CXCR4和β-catenin的下游基因MMP-7的mRNA水平均以时间依赖方式上升,两者呈正相关。在CKD小鼠模型中,肾小管损伤,间质胶原蛋白沉积,纤维化指标如Fibronectin、α-SMA、Collagen I、Vimentin表达上调,GSK-3β受到抑制,β-catenin激活,其下游靶基因如PAI-1、Snail1、MMP-7表达增加,维持正常上皮完整性的标志蛋白E-cadherin的表达下调,但以上这些效应都被AMD3100抑制。UUO模型中肾脏外源性过表达CXCR4增强β3-catenin激活而导致的纤维化加重现象被ICG-001阻断。同样地,体外实验也发现CXCR4/β-catenin轴在肾小管上皮细胞损伤导致的纤维化中发挥重要的作用。机制研究方面:体外实验显示SDF-1α以时间依赖方式诱导JAK2/STAT3和JAK3/STAT6的磷酸化,过表达CXCR4、STAT3或STAT6均显著降低GSK3β的mRNA水平,SDF-1α诱导β-catenin与STAT3或STAT6的共定位及核内转移,而沉默STAT3或STAT6阻断了 GSK3β/β-catenin信号和纤维化;体内实验也证实阻断CXCR4信号可抑制JAK/STAT的激活,基因敲低CXCR4阻断JAK/STAT/GSK3β/β-catenin导致的肾脏纤维化。结论CXCR4通过一条新的信号通路JAK/STAT/GSK3β激活β-catenin以促进肾脏纤维化,故靶向抑制CXCR4表达可能因同时抑制多条下游信号级联通路而更好地延缓慢性肾脏病向肾脏纤维化的进展。