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2022年12月16日 星期五

腎小管粒線體Akt1在缺血再灌注損傷期間被活化,且在慢性腎臟病扮演了關鍵角色


Tubular mitochondrial Akt1 is activated during ischemia reperfusion injury and has a critical role in predisposition to chronic kidney disease.
Kidney Int. 2021 Apr;99(4):870-884.
本論文獲得「111年度蔡瑞熊優秀研究論文獎」第二名


作者:林祐賢/高醫附設醫院腎臟內科副教授

台灣接受透析治療的末期腎病變(End Stage Renal Disease, ESRD)人口一直高居世界前兩名,而且逐年增加中。急性腎損傷(acute kidney injury, AKI)是全球日益嚴重的公共衛生課題和臨床挑戰,因為急性腎損傷已經被證實會導致後續慢性腎臟病(chronic kidney disease, CKD)的進展,甚至成為末期腎病變的原因之一。

可惜的是,急性腎損傷相關治療卻沒有突破性進展。因此本團隊希望藉由研究找尋其可能致病機轉,並研發新治療標的。

近端腎小管細胞因為生理功能,在腎臟血流動力學和代謝管理扮演了重要的角色。隨著急性腎損傷的疾病演進,近端腎小管細胞會通過訊息調控途徑,代償性增加的鈉和白蛋白再吸收。

而近端腎小管富含粒線體,粒線體是細胞內重要的胞器,其生理功能主要負責利用三羧酸循環(tricarboxylic acid cycle, TCA  cycle),以及電子傳遞鍊產生電化學梯度(electrochemical gradient)最終導致三磷酸腺苷(ATP, adenosine triphosphate)產生,而有細胞內發電廠之稱。

然而粒線體功能其實並不僅僅只是扮演能量產生而已,它還負責了細胞的代謝,活性氧物種(reactive oxygen species, ROS)的產生、以及細胞凋亡(apoptosis)等重要生理功能。

蛋白激酶B(protein kinase B, 也稱Akt1)是一種細胞內的重要信號蛋白。Akt1的活化會影響許多細胞功能,包括血管生成,細胞代謝,生長/增殖,細胞存活--抗凋亡,蛋白質合成和基因轉錄。

因此針對Akt1以及他下游粒線體訊息調控,似乎有機會探討其是否能成為治療腎臟病的標靶治療。

本研究承蒙高醫大校友王秉訓教授指導,設計配種了世界上第一對轉殖基因老鼠特別針對調控腎小管細胞粒線體Akt1訊息來觀察急性腎損傷後腎臟功能變化。我們的實驗發現缺血再灌流導致急性腎損傷,可以藉由調控腎小管細胞粒線體Akt1有效改善急性腎損傷以及其後續腎臟病的傷害。

當腎小管粒線體Akt1減弱時,急性腎損傷會變得更嚴重,甚至增加後續慢性腎臟病;相反的,當腎小管粒線體Akt1增強時,急性腎損傷會改善,並減少後續慢性腎臟病的發生。

因此本研究獲得腎臟領域高引用係期刊刊登,我相信粒線體Akt1未來有很高的潛力成為治療新標的。






逆轉糖尿病、治療新標靶-Pdia4蛋白


Pdia4 regulates β-cell pathogenesis in diabetes: molecular mechanism and targeted therapy.
EMBO Mol Med. 2021 Oct 7;13(10):e11668.
本論文獲得「111年度蔡瑞熊優秀研究論文獎」第一名


作者:郭恬岎/中研院農業生物科技研究中心專案研究助理

現代人因精緻飲食、生活作息變化…等因素,原本好發於中老年的糖尿病,有年輕化趨勢。

在糖尿病發展過程中,分泌胰島素的胰島細胞扮演極重要的角色。當胰島細胞出問題,使胰島素欠缺或功能不良,無法將血液裡的葡萄糖送往細胞,導致血糖上升。

長期高血糖易引發諸多併發症,如視網膜、腎臟、神經、足部…的病變,影響患者生活品質,甚至危及生命。

中研院楊文欽團隊發現蛋白雙硫異構酶(Pdia4)與胰島細胞的衰竭相關。Pdia4主要表達在胰臟,會與細胞內其他分子反應產生自由基,當自由基過多時會造成胰島細胞衰竭、無法產生胰島素、死亡。

研究人員發現第二型糖尿病小鼠,仿效吃下高熱量食物的狀態,小鼠的血液及胰島細胞的Pdia4會上升;同樣將實驗室的胰島細胞培養在高糖、高脂的培養液中,發現細胞中Pdia4蛋白因此變多,同時細胞中的自由基也增加,最後造成胰島細胞死亡。

此外在動物實驗發現,將糖尿病小鼠的Pdia4基因剔除,能減輕小鼠胰島細胞衰竭,降低血糖、糖化血色素和自由基,並增加胰島素分泌,進而改善糖尿病病況。

研究團隊認為抑制Pdia4將有機會治療、逆轉糖尿病,當實際給予糖尿病小鼠Pdia4抑制劑時,也確實達到減輕糖尿病、胰島細胞衰竭的功效。

目前,研究團隊針對Pdia4抑制劑進行臨床開發,希望科學研究能為糖尿病患者帶來更好的治療方式。