文章题目：Alginate oligosaccharide prevents renal ischemia-reperfusion injury in rats via MRC1-mediated pathway

发表期刊：Acta Pharmacologica Sinica

影响因子：6.9

通讯单位：中山大学，中国海洋大学，中山大学附属第一医院

        急性肾损伤（AKI）是临床常见危重症，肾缺血-再灌注（I/R）损伤是其主要病因之一，以炎症失控和肾小管上皮细胞凋亡为核心病理特征，目前缺乏特效治疗手段。天然产物因其多靶点调控特性成为AKI治疗研究的热点方向。肾I/R损伤的病理机制涉及氧化应激、炎症级联反应和细胞死亡通路的过度激活。其中，Toll样受体4（TLR4）/髓样分化因子88（MyD88）/核因子κB（NF-κB）信号通路在炎症放大中起关键作用，而肾小管上皮细胞凋亡则加剧肾功能恶化。甘露糖受体C1（MRC1）作为C型凝集素家族成员，主要表达于巨噬细胞、内皮细胞及肾小管上皮细胞，通过识别糖基化配体参与免疫调节。褐藻寡糖（AOSC）是褐藻胶降解得到的寡糖，前期研究显示其具有抗氧化、抗炎和免疫调节活性，但在肾I/R损伤中的作用尚未阐明。

        研究采用雄性Sprague-Dawley大鼠和C57BL/6小鼠构建肾I/R模型。雄性Sprague-Dawley大鼠被分为以下三组：假手术组（SHAM）、缺血再灌注组（I/R）和缺血再灌注+褐藻寡糖组（I/R + AOSC）。C57BL/6和MRC1基因敲除（KO）小鼠被分为以下六组：野生型假手术组（WT-SHAM）、野生型缺血再灌注组（WT-I/R）、野生型缺血再灌注+褐藻寡糖（AOSC）组（WT-I/R+AOSC）、基因敲除假手术组（KO-SHAM）、基因敲除缺血再灌注组（KO-I/R）以及基因敲除缺血再灌注+AOSC 组（KO-I/R+AOSC）。细胞实验采用人近端肾小管上皮细胞HK2，通过缺氧/复氧（H/R）模型模拟缺血-再灌注环境，检测AOSC对细胞炎症和凋亡的影响。研究综合运用转录组测序、分子对接、免疫印迹、免疫组化及流式细胞术等技术，系统分析AOSC的保护效应及分子机制。

01.AOSC改善肾I/R损伤所致的肾功能障碍

        肾I/R损伤导致大鼠肾小球滤过率（GFR）显著下降，血肌酐水平升高，尿钠排泄分数增加，尿渗透压降低，提示肾小球滤过功能和肾小管重吸收功能受损。AOSC预处理可显著逆转上述指标：血肌酐水平较I/R组降低约40%，GFR恢复至假手术组的85%，尿钠排泄分数和尿渗透压分别改善35%和28%（Figure 1a-b）。组织学分析显示，I/R组肾小管出现刷状缘丢失、上皮细胞脱落及管腔扩张等典型急性肾小管坏死（ATN）表现，而AOSC组ATN评分降低50%，肾小管损伤标志物KIM-1和NGAL的蛋白及mRNA表达显著下调（Figure 1c-e）。在MRC1 KO小鼠中，I/R损伤后的肾功能障碍较WT小鼠减轻，且AOSC未能进一步改善KO小鼠的血肌酐和尿钠排泄，提示MRC1可能参与肾I/R损伤的病理过程，且AOSC的保护作用依赖于MRC1的存在。

Figure 1 AOSC改善肾I/R损伤大鼠的肾功能和肾小管形态

02.AOSC抑制肾内炎症反应

        炎症细胞浸润和促炎因子释放是肾I/R损伤的关键特征。免疫组化显示，I/R组肾间质F4/80+巨噬细胞数量较假手术组增加3倍，AOSC预处理使巨噬细胞浸润减少60%（Figure 2c-d）。分子机制研究表明，I/R损伤激活TLR4/MyD88/NF-κB信号通路，导致肾组织TLR4、MyD88、磷酸化NF-κB（p-NF-κB）和IL-1β蛋白表达显著升高，而AOSC可抑制上述蛋白表达，p-NF-κB水平降低约55%（Figure 2a-b）。实时定量PCR显示，AOSC显著下调M1型巨噬细胞标志物TNF-α、IL-6和iNOS的mRNA水平，对M2型标志物IL-4、IL-10无显著影响（Figure 2e-f），提示AOSC可能通过抑制M1型极化减轻炎症反应。在MRC1 KO小鼠中，肾组织TLR4、MyD88和IL-1β表达较WT I/R组降低30%-40%，且AOSC未能进一步抑制炎症因子，表明MRC1可能通过调控TLR4信号通路参与炎症放大，而AOSC的抗炎作用依赖于MRC1的干预。

Figure 2 AOSC抑制肾I/R损伤大鼠的炎症和凋亡

03.AOSC抑制肾小管上皮细胞凋亡

        肾I/R损伤导致肾小管上皮细胞凋亡显著增加，表现为Bcl-2/Bax比值降低、cleaved-caspase 3表达升高及TUNEL阳性细胞数增多。AOSC预处理可使Bcl-2/Bax比值恢复至假手术组水平，cleaved-caspase 3表达降低45%，TUNEL阳性细胞数减少60%（Figure 2g-j）。在HK2细胞H/R模型中，AOSC（250-1000 μg/ml）呈剂量依赖性提高细胞存活率，抑制H/R诱导的TLR4/NF-κB激活和凋亡相关蛋白表达（Figure 3a-d）。流式细胞术显示，AOSC使早期凋亡细胞比例从H/R组的28%降至15%（Figure 3e）。MRC1 KO小鼠的肾组织凋亡标志物表达较WT I/R组降低，且AOSC对KO小鼠的凋亡抑制效应消失，提示MRC1不仅参与炎症调控，还通过影响凋亡通路加重肾I/R损伤，而AOSC的抗凋亡作用依赖于MRC1的靶向调控。

Figure 3 AOSC抑制HK2细胞H/R损伤后的炎症和凋亡

04.转录组与分子对接揭示MRC1为AOSC的关键靶点

        转录组测序分析显示，与假手术组相比，I/R组肾组织有1068个基因上调、1259个基因下调；与I/R组相比，AOSC处理组有246个基因上调、264个基因下调。通过蛋白-蛋白相互作用网络分析，鉴定MRC1为炎症调控核心节点，其mRNA表达在I/R组较假手术组升高2.3倍，AOSC处理后降低至1.2倍（Figure 4a-d）。分子对接显示，AOSC通过氢键与MRC1的C型凝集素样结构域（CLTD）的E725、N727、E733、T743、S745和N747位点结合，结合能为-7.2 kcal/mol（Figure 5c-d）。细胞热转移实验（CETSA）显示，AOSC可剂量依赖性提高MRC1的热稳定性，提示两者在细胞内形成稳定复合物（Figure 5a-b）。

Figure 4 转录组分析筛选MRC1为关键靶点

Figure 5 AOSC与MRC1的分子互作

05.MRC1介导AOSC的细胞内吞与信号调控

        免疫印迹显示，H/R损伤导致HK2细胞膜和细胞质中MRC1蛋白表达增加，AOSC处理后膜表面MRC1减少50%，细胞质中MRC1减少30%，提示AOSC可能通过促进MRC1内吞发挥作用（Figure 6a-b）。超高效液相色谱（UPLC）显示，AOSC在HK2细胞的细胞质中富集，而MRC1 siRNA转染后，细胞质内AOSC含量降低70%（Figure 7c），表明MRC1介导AOSC的细胞内吞。氯丙嗪（clathrin内吞抑制剂）处理可逆转AOSC对TLR4/NF-κB信号的抑制效应（Figure 6d-e），进一步证实AOSC通过clathrin依赖的内吞途径进入细胞，通过抑制MRC1的膜表面表达及下游信号传导发挥保护作用。

Figure 6 AOSC通过MRC1内吞发挥作用

Figure 7 MRC1介导AOSC的细胞内吞

        总结

        本研究证实，AOSC通过靶向MRC1抑制TLR4/MyD88/NF-κB炎症通路和肾小管上皮细胞凋亡，从而减轻肾I/R损伤。其作用机制包括：（1）AOSC与MRC1的CLTD结构域直接结合，通过clathrin内吞途径进入细胞；（2）抑制MRC1介导的TLR4信号激活，减少促炎因子释放；（3）调控凋亡相关蛋白表达，降低细胞凋亡率（Figure 8）。研究首次揭示MRC1在肾I/R损伤中的促炎和促凋亡作用，以及AOSC对该靶点的特异性干预，为AKI的治疗提供了新的分子靶点和天然药物候选。

Figure 8机制图

        值得注意的是，MRC1在不同病理环境中可能具有双重作用，其与TLR4的协同调控机制仍需进一步阐明。此外，AOSC的体内代谢过程、最佳给药剂量及临床转化潜力需在后续研究中验证。未来研究可结合单细胞测序和类器官模型，深入解析AOSC-MRC1轴在肾损伤-修复动态过程中的作用，为开发靶向糖基化免疫调节的AKI治疗策略提供理论依据。

        原文链接：https://doi.org/10.1038/s41401-025-01545-3

作者：汪浩

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

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