《Toxicology and Applied Pharmacology》：Dexmedetomidine regulates fatty acid oxidation through the AMPK/PGC-1α/CPT1A pathway to mitigate renal ischaemia-reperfusion injury
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地塞米松通过AMPK/PGC-1α/CPT1A通路减轻肾缺血再灌注损伤，降低氧化应激（MDA减少，SOD升高）和脂质积累（FFA、TG下降），改善线粒体结构和功能。
张丛莉|闫燕|王凯|马俊杰|徐文军|刘刚|朱行春|朱志高|丁浩峰|柯子瑞|姚凯|范芳田|李仁
中国安徽省蚌埠市蚌埠医学院第一附属医院麻醉科，邮编233004
摘要
目的
本研究旨在探讨右美托咪定（Dex）是否通过调节脂肪酸氧化来减轻肾缺血-再灌注损伤（RIRI），并探索其潜在机制。
方法
在Sprague-Dawley大鼠中建立了肾缺血-再灌注（I/R）模型，并使用人近端肾小管上皮细胞建立了缺氧/再氧合模型。通过测量血清肌酐和血尿素氮来评估肾功能。通过检测氧化应激标志物丙二醛（MDA）和超氧化物歧化酶（SOD）、脂质积累（游离脂肪酸FFA、甘油三酯TG）以及凋亡来评估损伤情况。通过Western blot、定量实时聚合酶链反应和免疫组化分析腺苷单磷酸活化蛋白激酶（AMPK）、过氧化物酶体增殖活化受体γ共激活因子1α（PGC-1α）和肉碱棕榈酰转移酶1A（CPT1A）的蛋白质和mRNA表达水平。通过透射电子显微镜（TEM）观察线粒体超微结构和细胞内脂滴。通过分子对接预测Dex与AMPK之间的相互作用，并使用AMPK抑制剂Compound C进行功能验证。
结果
右美托咪定显著改善了I/R大鼠的肾功能并减轻了组织病理损伤。它减少了氧化应激（降低MDA水平，增加SOD活性），并减轻了脂质积累（降低FFA和TG水平），同时在体内和体外模型中增强了三磷酸腺苷（ATP）的产生。此外，Dex上调了AMPKα的磷酸化以及PGC-1α和CPT1A在蛋白质和mRNA水平上的表达。TEM显示Dex保持了线粒体完整性并减少了肾小管细胞中的脂滴积累。分子对接表明Dex与AMPK之间存在强烈的结合亲和力，而Compound C可逆转Dex的保护作用。
结论
右美托咪定通过减少氧化应激和促进AMPK/PGC-1α/CPT1A途径的脂肪酸氧化来缓解RIRI。本研究为Dex在减轻RIRI中的潜在治疗作用提供了机制依据。
引言
肾缺血-再灌注损伤（RIRI）是指在肾缺血一段时间后恢复血流时，组织和细胞损伤反而加重的病理现象（Zarbock等人，2023年；Long等人，2022年）。作为代谢需求高的高度灌注器官，肾脏特别容易受到缺血损伤。RIRI常见于心血管手术、肾移植和低血压休克等临床情况下，导致显著的发病率和死亡率。目前，RIRI的发病率和死亡率逐年上升，RIRI患者的死亡率约占医院内死亡总数的20%（Chen等人，2021年）。重要的是，RIRI是急性肾损伤（AKI）、慢性肾病和肾移植后不良预后的独立风险因素。RIRI的病理过程复杂，主要表现为肾小管上皮细胞（RTECs）线粒体的肿胀、变形、嵴结构减少、排列紊乱、解体和空泡形成（Qin等人，2022年；Shiva等人，2020年）。
线粒体脂肪酸氧化（FAO）是RTECs产生三磷酸腺苷（ATP）的主要来源，提供了管状重吸收和离子转运所需能量的90%（Piret和Mallipattu，2023年；Balaban和Mandel，1988年）。在生理条件下，长链脂肪酸通过肉碱棕榈酰转移酶系统转运进入线粒体，其中肉碱棕榈酰转移酶1A（CPT1A）是限速酶（Miguel等人，2021年）。CPT1A的表达和活性受到过氧化物酶体增殖活化受体γ共激活因子1-α（PGC-1α）的严格调控，后者是线粒体生物发生和代谢适应的主要转录共激活因子（An等人，2024年）。在缺血-再灌注（I/R）期间，FAO功能受到抑制，ATP产生急剧减少，活性氧（ROS）释放急剧增加。为了满足能量需求，糖酵解成为主要代谢方式（Zhou等人，2022年）。这种代谢重编程暂时缓解了能量不足；然而，过程中产生的大量乳酸（Lac）会导致RTECs酸中毒，进一步加重代谢功能障碍，肾小管中游离脂肪酸（FFAs）的积累会导致脂质毒性和脂质过氧化（Hou等人，2023年）。FAO功能受损是导致肾损伤的关键机制之一（Zager等人，2005年；Li等人，2021年；Xu等人，2022年）。调节糖脂代谢途径和纠正FAO紊乱可能是缓解围手术期RIRI的新方向（Erpicum等人，2018年；Zhou等人，2024年）。
右美托咪定（Dex）已被证明可以缓解围手术期器官I/R损伤（Soh等人，2020年；Huang等人，2021年）。我们研究小组之前的临床研究证实，Dex可以通过调节脂肪酸和葡萄糖代谢以及减少氧化应激反应来缓解RIRI和降低心脏手术相关AKI的发生率（Zhang等人，2024年）。值得注意的是，腺苷单磷酸活化蛋白激酶（AMPK）是一种由AMP/ATP比例升高激活的细胞能量传感器，它直接磷酸化并激活PGC-1α，从而促进CPT1A表达并增强FAO（Duan等人，2024年）。因此，AMPK/PGC-1α/CPT1A轴是调节肾能量稳态的关键因素。基于这项临床研究，进一步探讨了Dex对RTECs脂质代谢的影响及其潜在的保护机制，进行了基础实验。我们的结果首次阐明Dex可能通过AMPK/PGC-1α/CPT1A途径调节FAO，在RIRI中发挥保护作用。
材料
右美托咪定盐酸盐注射液购自江苏恩华药业有限公司。Compound C购自Selleck（美国）。凋亡检测试剂盒、3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯四唑溴化物测定（MTT）试剂盒、放射免疫沉淀测定（RIPA）裂解液、比色蛋白浓度测定试剂盒（BCA）、十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳蛋白加载缓冲液制备试剂盒以及Western封闭试剂
右美托咪定可减轻大鼠的肾缺血-再灌注损伤，降低氧化应激水平和脂滴形成
本研究使用雄性SD大鼠建立了RIRI模型，以探讨Dex的保护作用（图1A）。与假手术组相比，I/R组的SCr和BUN水平显著升高（p<0.0001），表明存在严重的肾损伤；然而，经Dex预处理后这些指标显著降低（p<0.0001）（图1B,C），表明肾功能障碍得到缓解。组织病理学检查显示近端小管损伤明显
讨论
在本研究中，我们通过血清学指标检测了与肾功能、脂肪酸、葡萄糖代谢和氧化应激相关的指标。结果与先前临床研究中的变化一致（Zhang等人，2024年），证实Dex可以缓解I/R诱导的AKI，调节脂肪酸和葡萄糖代谢的平衡，并减少氧化应激反应（Paller等人，1984年）。HE染色、TUNEL分析和TEM的结果也支持这一结论
结论
我们通过体内和体外实验确认Dex通过减少氧化应激和促进FAO来缓解RIRI，并提出AMPK/PGC-1α/CPT1A途径可能是Dex缓解RIRI的关键信号通路。
CRediT作者贡献声明
张丛莉：可视化、验证、监督、软件使用、资源准备、方法学设计、实验实施、数据分析、概念构建、写作——审稿与编辑、初稿撰写。闫燕：可视化、验证、监督、软件使用、资源准备、方法学设计、实验实施、数据分析、概念构建、写作——审稿与编辑、初稿撰写。王凯：可视化、验证、监督、软件使用、资源准备、方法学设计、
出版同意书
不适用。伦理声明
本研究中涉及的动物实验获得了蚌埠医学院实验动物管理和伦理委员会的批准（批准编号：2023370）。所有研究操作均严格遵循蚌埠医学院的动物实验伦理要求及国家《实验动物管理条例》的标准。
资助声明
本研究得到了安徽省健康研究计划（AHWJ2024a20409和AHWJ2022b024）、安徽省教育厅自然科学重点基金（2024AH051250）、安徽省高等学校中青年教师培训计划（JNFX2024038）、Bain麻醉科学研究计划（bnmr-2024-008）、蚌埠医学院自然科学基金（2024byzd030）的资助
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢蚌埠医学院中央实验室、药理学实验中心和生命科学实验中心的教师们在动物和细胞实验过程中提供的帮助。
