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研究背景:糖尿病肾脏疾病（Diabetic kidney disease,DKD）是由糖尿病引起的肾脏损伤,临床表现为蛋白尿和肾功能进行性减退,具有患病率高、病程长、致死率高等特点。目前,DKD的发病机制及治疗是肾脏病学的研究热点,临床上采取控制血糖、血压,抑制RAS系统、抗炎等综合管理的治疗方式,一定程度可减轻疾病症状,但未能抑制肾脏损伤的进展,DKD患者预后差。因此,进一步加深对DKD发病机制的理解、寻找有效的治疗手段尤为重要。肾脏是人体高代谢器官,富含线粒体,肾脏线粒体功能障碍及能量合成减少是DKD发生、进展的关键。过氧化物酶体增殖物活化受体γ共激活因子1 α（Peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1α,PGC-1α）是线粒体功能稳态的关键调节因子,在糖尿病肾脏中表达下降。PGC-1α上游受AMPK磷酸化调控,AMPK/PGC-1α信号通路是调节线粒体功能、脂质代谢及细胞生长的关键通路,影响肾脏能量代谢。针对调节AMPK/PGC-1α信号通路、靶向线粒体功能及能量代谢的策略是预防糖尿病肾脏损伤的潜在有效选择。短链脂肪酸丁酸盐是肠道益生菌发酵产物,是肠道调节全身能量代谢的主要介质,可以体外合成。既往研究表明,丁酸盐补充可预防、抑制代谢异常疾病,如肥胖症;在肠道损伤、恶行肿瘤等疾病中发挥有益作用;激活肠道、肝脏中PGC-1α表达并调节相应线粒体功能。近年来,丁酸盐对肾损伤的作用研究得到重视,但相关研究数量少、结果不完全一致;丁酸盐对DKD的作用机制还有待进一步深入研究。丁酸盐是否可以影响肾脏线粒体功能尚不清楚。基于现有研究背景,本文从DKD动物、细胞模型两方面,探究丁酸盐对糖尿病肾脏AMPK/PGC-1α信号通路的作用,探究丁酸盐是否可以通过改善肾脏线粒体功能障碍减轻肾损伤及其可能的分子机制,为DKD的药物研发提供新的证据和方向。研究目的:通过动物、细胞实验,明确丁酸盐对DKD糖脂代谢紊乱及肾脏损伤的作用;观察丁酸盐对糖尿病肾脏线粒体功能及能量合成障碍的作用;探究丁酸盐对AMPK/PGC-1α信号通路的调节机制。研究方法:选用雄性的db/db小鼠（瘦素受体基因敲除C57BL/6J小鼠）为DKD疾病模型,db/m小鼠（C57BL/6J小鼠）为正常对照。将小鼠随机分为四组,NC组（n=8）,NC+NaB 组（n=8）,DKD 组（n=8）,DKD+NaB 组（n=8）,分别给予丁酸盐或蒸馏水灌胃干预,监测各组小鼠的血糖、体重、UACR水平;并在相应干预12周后,检测各组小鼠的血甘油三酯、血总胆固醇、血肌酐水平,评估GTT、ITT等葡萄糖代谢情况,分离肾脏组织行HE染色、PAS染色及油红O染色检测;利用IHC测定各组小鼠肾脏PGC-1α在肾组织的表达及分布;利用透射电镜检测肾脏细胞内线粒体超微结构,利用流式细胞术、TUNEL染色、ELISA等方法检测肾脏组氧化应激指标、细胞凋亡及ATP含量情况;利用Western Blot方法测定线粒体生物发生、裂变与融合,脂肪酸氧化,凋亡相关蛋白及AMPK/PGC-1α通路相关蛋白的表达。体外培养高糖环境HK-2细胞,构建DKD细胞模型后,通过CCK-8法筛选DKD细胞模型中高糖和丁酸盐在DKD细胞模型的作用条件;利用siRNA构建PGC-1α沉默细胞模型,采用qRT-PCR、Western Blot检测转染效率,并用于后续检测;利用抑制剂Compound C下调AMPK;将细胞按照 NG、HG、HG+NaB、HG+CC+NaB、HG+siRNA+NaB、HG+NC+NaB分组培养,通过CCK-8法检测细胞存活率,利用流式细胞术及Annexin V-PI双染法、DCFH-DA探针法、JC-1探针法检测细胞凋亡率、ROS含量、线粒体膜电位,利用ELISA法检测ATP含量;利用Western Blot检测pAMPK、AMPK、PGC-1α通路蛋白及凋亡相关蛋白的表达情况。研究结果:1.丁酸盐干预可以降低db/db小鼠血糖水平,改善胰岛素抵抗及肾功能指标,减轻肾组织病理学损伤及细胞凋亡。2.丁酸盐可以减轻db/db小鼠肾小管上皮细胞线粒体结构、形态异常,减轻氧化应激,增加肾组织ATP含量。3.丁酸盐降低db/db小鼠血脂水平,上调脂肪酸氧化相关蛋白表达,减少肾脏脂质沉积。4.丁酸盐上调db/db小鼠肾脏AMPK/PGC-1α信号通路蛋白的表达,改善肾脏线粒体功能障碍。5.丁酸盐增加高糖环境HK-2细胞活力、减少细胞凋亡,改善线粒体功能障碍,提高ATP产量。6.siRNA PGC-1α转染后,HK-2细胞中PGC-1αmRNA和蛋白表达量下降;PGC-1α基因沉默后,丁酸盐对高糖环境HK-2细胞存活率、细胞凋亡及线粒体功能的改善被PGC-1α的下调所抑制。7.加入Compound C后,丁酸盐对高糖环境HK-2细胞存活率、线粒体功能及细胞凋亡的改善作用被抑制。8.丁酸盐激活高糖环境HK-2细胞AMPK磷酸化并上调PGC-1α的表达,丁酸盐在高糖环境HK-2细胞通过调控AMPK/PGC-1α通路发挥肾脏保护作用。结论:1.丁酸盐可降低db/db小鼠高血糖水平,改善胰岛素抵抗,减轻糖尿病肾脏组织损伤及细胞凋亡。2.丁酸盐可降低db/db小鼠高血脂水平,改善肾脏脂质代谢紊乱,减轻肾脏脂毒性损伤。3.丁酸盐可以上调db/db小鼠肾脏及高糖环境HK-2细胞AMPK/PGC-1α信号通路,通过改善肾脏线粒体功能障碍、促进能量合成缓解糖尿病肾脏损伤。