论文标题：The Uremic Toxin Indoxyl Sulfate Accelerates Senescence in Kidney Proximal Tubule Cells

论文链接：http://www.mdpi.com/2072-6651/15/4/242?n1=13&_utm_from=0eb00ba28b

期刊名：Toxins

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/toxins?n1=13&_utm_from=0eb00ba28b

2023年3月25日，荷兰乌得勒支大学药理学研究所的Rosalinde Masereeuw教授团队在Toxins期刊发表了一项重要研究，探讨了尿毒症毒素硫酸吲哚酚（Indoxyl Sulfate, IS）在慢性肾脏病（CKD）进展中的作用。该研究利用过表达有机阴离子转运蛋白1（OAT1）的条件性永生化近端肾小管上皮细胞（ciPTEC-OAT1）模型，首次系统揭示了IS通过加速细胞衰老促进肾纤维化的分子机制。作为CKD患者体内积累的关键蛋白结合型尿毒症毒素，IS因其促炎和促氧化特性备受关注，但其直接调控肾小管细胞衰老的作用尚未明确。Masereeuw团队发现，IS通过上调细胞周期抑制蛋白p21、下调核纤层蛋白LaminB1，诱导细胞周期停滞，并激活衰老相关分泌表型（SASP）因子（如IL-6、IL-8和IL-1β）的释放。进一步的转录组分析表明，IS早期通过TNF-α/NF-κB信号通路驱动炎症反应，晚期则通过上皮-间质转化（EMT）促进纤维化进程。

这项研究不仅为IS加速肾脏衰老提供了实验证据，也为开发靶向清除衰老细胞（senolytics）或抑制IS毒性的新型CKD治疗策略奠定了理论基础。

图形摘要

研究过程与结果

作者在文中提出了一种基于条件性永生化近端肾小管上皮细胞（ciPTEC-OAT1）模型的衰老诱导方法，即在非许可温度（37°C）下长期培养细胞，使其进入衰老状态，并结合硫酸吲哚酚（IS）处理，以模拟慢性肾脏病（CKD）中尿毒症毒素对肾小管细胞的促衰老作用。该方法包括细胞周期停滞检测（p21/LaminB1表达分析）和衰老相关分泌表型（SASP）因子释放评估。为了验证IS对肾小管细胞衰老的加速作用，作者在体外实验中设置了不同时间点（0、3、6、9天）和不同IS浓度（50–400 μM）的处理组，并以阿霉素（Dox）作为阳性对照。

IS细胞活力和Dox细胞活力

首先，作者通过PrestoBlue细胞活力检测发现，IS处理的细胞存活率随时间延长而升高（如200 μM IS在第6天和第9天的存活率显著高于第3天），而Dox组则表现出剂量依赖性的细胞毒性，表明IS诱导的衰老细胞具有更强的耐受性。随后，作者利用SA-β-gal染色证实了IS处理组中衰老细胞的积累，而Dox组则因诱导凋亡而减少衰老细胞数量。

PrestoBlue细胞活力检测图

在分子机制层面，作者通过Western blot和qPCR分析了关键衰老标志物的表达变化。结果显示，IS显著上调p21（细胞周期抑制蛋白）的mRNA和蛋白水平，同时下调LaminB1（核纤层蛋白）的表达，表明IS诱导了永久性细胞周期停滞。此外，ELISA检测发现，IS处理组的培养上清中IL-6、IL-8和IL-1β等SASP因子的分泌量显著增加，尤其是在第3天（IL-6/IL-8）和第6/9天（IL-1β），进一步证实了IS对衰老相关炎症反应的促进作用。为了深入解析IS加速衰老的分子通路，作者对IS处理的ciPTEC-OAT1细胞进行了全转录组测序（RNA-seq）。

机制示意图：

（IS通过OAT1进入细胞 → 激活p21/NF-κB → SASP分泌 → EMT → 肾纤维化）

分析结果显示，TNF-α/NF-κB信号通路在早期（第1–3天）被激活，驱动炎症因子的释放；而晚期（第9天）则表现为上皮-间质转化（EMT）相关基因的上调，提示IS可能通过促进纤维化加剧肾脏损伤。由于体外模型存在局限性，作者在讨论中指出，未来研究需结合3D类器官或动物模型进一步验证IS的促衰老作用。尽管如此，该研究首次系统阐明了IS通过调控p21/LaminB1和SASP因子加速肾小管细胞衰老的机制，为开发靶向清除衰老细胞（senolytics）或抑制IS毒性的CKD治疗策略提供了重要理论依据。

研究结论

本研究系统阐明了尿毒症毒素硫酸吲哚酚（IS）通过多重机制加速肾近端小管细胞衰老的病理过程。实验证实，IS通过以下关键途径诱导细胞衰老：（1）激活p21/p53通路导致细胞周期停滞；（2）下调核纤层蛋白LaminB1；（3）早期通过TNF-α/NF-κB信号通路上调IL-6、IL-8等炎症因子；（4）晚期促进上皮-间质转化（EMT）进程。转录组分析显示，IS处理组细胞在1000μM浓度下，衰老相关基因表达谱发生显著改变，SASP因子分泌量较对照组增加2-5倍。这些发现为理解慢性肾脏病中尿毒症毒素驱动的器官纤维化提供了新的分子机制解释。

未来研究可在以下方向深入探索：（1）开发特异性阻断IS-OAT1转运的小分子抑制剂；（2）评估senolytics（衰老细胞清除剂）在IS诱导的肾纤维化模型中的治疗效果；（3）建立三维类器官或动物模型验证IS的促衰老效应；（4）探索其他尿毒症毒素（如硫酸对甲酚）是否具有类似的促衰老作用。该研究不仅为慢性肾脏病的机制研究提供了新视角，更为开发靶向衰老细胞的治疗策略奠定了理论基础。通过抑制尿毒症毒素诱导的细胞衰老，可能成为延缓慢性肾脏病进展的新型治疗方向。