针对非酒精性脂肪肝病（NAFLD）诱导的肾脏损伤中的自噬反应和细胞应激反应（UPR）：普通小球藻（Chlorella vulgaris）和干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）的作用

《The Journal of Nutritional Biochemistry》：Targeting Autophagy and UPR in NAFLD-Induced Renal Injury: The Role of Chlorella vulgaris and Lactobacillus casei

　　

作者：Atefeh Raoofat, Mojtaba Jafarinia, Sanaz Dastghaib

伊朗马尔夫达什伊斯兰自由大学（Islamic Azad University, Marvdasht）生物学系

摘要

背景

非酒精性脂肪肝病（NAFLD）越来越多地被认为通过氧化应激、炎症和细胞应激途径导致肾脏损伤。本研究旨在评估普通小球藻（Chlorella vulgaris, CV）、干酪乳杆菌（Lactobacillus casei, LBC）及其组合对NAFLD诱导的肾脏损伤的保护作用，重点研究小鼠体内的尿素循环通路（UPR）和自噬途径

方法

通过高脂饮食（HFD）在雄性C57BL/6小鼠中诱导NAFLD。将动物分为对照组、N.S组（HFD + 生理盐水）、CV组（HFD + 普通小球藻）、LBC组（HFD + 干酪乳杆菌）和LBC+CV组（HFD + 干酪乳杆菌和普通小球藻）。分子评估包括实时PCR检测UPR、自噬（Beclin-1, LC3-IIβ, p62）、凋亡（BAX, Bcl-2, Caspase-3）以及炎症/氧化应激标志物（IL-6, NF-κB, NRF-2）。还测量了生化参数（ALT, AST, BUN, 肌酐, 尿酸, MDA, TAC, SOD, GPX, 过氧化氢酶）。同时进行了组织病理学评估。

结果

NAFLD显著损害了肾脏组织中的UPR信号传导，抑制了自噬，增强了凋亡，并提高了炎症和氧化应激标志物水平。CV和LBC的给药，尤其是联合使用时，纠正了这些分子变化。抗氧化酶水平升高，MDA水平降低。组织学上，以肾小管扩张和肾小球损伤为特征的肾脏损伤显著减轻。血清中的肝和肾脏损伤指标也有所改善。

结论

CV和LBC通过涉及内质网应激调节、自噬恢复、抗凋亡作用以及氧化还原/炎症平衡的多重机制，对NAFLD具有肾脏保护作用。这些发现支持它们作为NAFLD相关肾脏损伤的补充疗法的潜力。

引言

非酒精性脂肪肝病（NAFLD）已成为一个主要的全球健康问题，主要是由于不健康的生活方式和饮食习惯日益普遍。该病的特点是无论是否饮酒，肝脏中都会病理性积累脂肪。NAFLD现在是全球最常见的慢性肝病原因[1]。该病通常从简单的脂肪肝发展为非酒精性脂肪性肝炎（NASH），进而可能导致肝纤维化、肝硬化，最终肝功能衰竭[2]。尽管NAFLD主要影响肝脏，但越来越多的证据表明该病对其他器官（尤其是肾脏）也有显著影响。NAFLD相关的肾脏功能障碍已成为一个关键问题，因为研究表明，NAFLD患者中肾脏损伤很常见，并可能加重整体疾病负担[3]。最近的研究表明NAFLD与慢性肾病（CKD）之间存在密切联系，可能的机制包括全身炎症、氧化应激、脂质毒性和器官间相互作用[4]。尽管存在这些关联，NAFLD导致的肾脏损伤的具体分子机制仍不明确。在这个过程中，最具关键性的细胞内途径是自噬和未折叠蛋白反应（UPR），这两种适应性反应在代谢应激期间维持细胞稳态[5]。

自噬是一种依赖溶酶体的降解过程，在清除受损细胞器、错误折叠的蛋白质和脂滴方面起着重要作用[6]。在肾脏中，尤其是在再生能力有限的细胞（如足细胞和近端肾小管上皮细胞（PTECs）中，基础自噬对于保持结构和功能完整性至关重要。例如，足细胞高度依赖自噬来防止由于自身无法增殖而产生的细胞毒性碎片积累[7]。这些细胞中自噬失调或受损与肾小球硬化、肾小管损伤和CKD进展有关[8]。然而，在慢性代谢应激下，过度或缺陷的自噬活性可能从适应性机制转变为细胞损伤的促进因素。高脂饮食导致的脂质积累会破坏自噬流，从而导致肾细胞应激和功能障碍[9]。

与自噬密切相关的是UPR，它在内质网（ER）应激（由未折叠或错误折叠的蛋白质积累引起）时被激活。UPR最初是恢复ER稳态的补偿性反应，但慢性或未解决的ER应激可引发不良反应，如炎症、凋亡和纤维化[10]。UPR主要通过三个ER跨膜传感器——PERK、IRE1α和ATF6介导，这些传感器调节下游效应器（如ATF4和CHOP）以决定细胞存活或凋亡。重要的是，持续的UPR信号传导可能会通过mTOR依赖和其他调节途径进一步损害自噬，形成细胞损伤的恶性循环[11]。最近的研究表明，在NAFLD和CKD模型中恢复自噬流和调节不良UPR信号传导可以改善肝和肾功能[12,13]，这突显了针对自噬流和UPR调节以减少炎症、纤维化和器官功能障碍的治疗潜力。

尽管已有大量研究探讨了NAFLD进展过程中肝脏中的自噬和UPR信号传导[14,15]，但很少有研究在类似的代谢应激条件下探索它们在肾脏组织中的作用，特别是在NAFLD引发的全身代谢应激背景下。此外，尚未研究在肾脏组织中操纵这些途径的治疗可能性，特别是使用安全天然化合物。在这方面，微藻和益生菌等天然补充剂因具有抗氧化、抗炎和代谢调节作用而显示出有希望的治疗潜力[16,17]。普通小球藻（Chlorella vulgaris, CV）是一种富含营养的淡水微藻[18]，已被证明可以在全身和肾脏中减少氧化应激，同时调节脂质代谢并改善NAFLD模型中的肝功能[19,20]。同样，广泛研究的干酪乳杆菌（Lactobacillus casei, LBC）已被证明可以改善脂质谱，通过抑制脂肪酸合成减少肝脏脂质积累，并对NAFLD相关的肝脏损伤具有保护作用[21,22]。

CV和LBC的组合在NAFLD模型中对肝功能具有有益作用，主要是通过改善肝酶谱和抗氧化状态。有限的证据也表明它们有可能减轻肾脏损伤，如通过降低肾损伤标志物肾损伤分子1（KIM-1）和中性粒细胞明胶酶相关脂钙蛋白（NGAL）来反映[23]。然而，尽管有这些有希望的保护作用，它们对肾脏组织中自噬和UPR途径的影响尚未得到充分研究。鉴于这些考虑，本研究旨在评估饮食诱导的NAFLD小鼠肾脏中参与自噬和UPR信号传导的基因表达，并评估CV和LBC的潜在肾脏保护作用。这项研究旨在填补关于NAFLD肾脏影响的重大知识空白，并探索新的、低风险的治疗方法，以减轻这种广泛存在的代谢疾病的系统后果。

章节摘录

CV

本研究中使用的CV是以300毫克片剂形式提供的，品牌名为ALGOMED?（Bioprodukte Prof. Steinberg Produktions-und Vertriebs GmbH & Co KG，德国）。每片300毫克的CV溶解在10毫升生理盐水中。根据小鼠的确切体重，每天通过口服灌胃给予100–200微升的CV溶液，剂量为150毫克/千克，持续35天。每片片剂的成分包括98%的CV粉末、1%的二氧化硅作为分离剂和1%的植物来源成分

食物摄入和体重

在整个研究过程中，所有动物都保持健康，没有观察到死亡。如表2所示，不同组之间的食物摄入量（克/体重/天）或体重（初始时、诱导NAFLD后（8周）以及实验结束时的最终体重）没有显著差异。NAFLD诱导或处理（N.S、CV、LBC和LBC+CV）在研究期间均未显著影响食物摄入量或体重（表2）。

高脂饮食引起的肝NAFLD特征

在本研究中，使用了高脂饮食

讨论

NAFLD现在不仅被视为一种局限于肝脏的疾病，而被认为是一种影响全身代谢的疾病，其后果波及到包括肾脏在内的其他器官。它与CKD的密切关联强调了在评估疾病负担时需要超越单纯的肝脏脂肪变性。尽管生活方式的改变和现有的药物方法是管理的基石，但它们的长期效果和患者的依从性往往不理想

结论

本研究强调了新型天然组合LBC和CV在保护肾脏免受NAFLD诱导的损伤方面的治疗潜力。与传统针对单个途径的方法不同，这种双剂策略同时调节了ER应激，改善了与自噬相关的信号传导，减轻了凋亡标志物，并重新平衡了氧化和炎症反应。这些多层次的保护作用转化为肾脏结构、功能的可测量改善

资助

本研究未获得公共、商业或非营利部门任何特定机构的资助。

伦理批准

遵守了所有关于实验室动物护理和使用的机构和国家指南。伊斯兰自由大学马尔夫达什分校伦理委员会核实了该研究的伦理状态（伦理准则：IR.IAU.M.REC.1404.347）。该研究获得了机构动物伦理委员会的批准。此外，在处理和护理研究动物时遵循了动物研究：体内实验报告（ARRIVE）制定的指南。

作者贡献

所有实验、统计分析和图表制作均由A.R完成。初稿由A.R撰写，S.D进行了部分工作；第二稿由S.D和M.J共同完成。最终稿件由M.J校对。所有作者都阅读并同意发表的手稿版本。

CRediT作者贡献声明

Atefeh Raoofat：撰写——原始草稿、可视化、软件应用、方法学设计、实验实施。Mojtaba Jafarinia：撰写——审稿与编辑、监督、概念构思。Sanaz Dastghaib：撰写——审稿与编辑、监督、方法学设计、概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究是Atefeh Raoofat提交给伊朗马尔夫达什伊斯兰自由大学生物学系的一篇论文的一部分。