目的 线粒体损伤和氧化应激在糖尿病肾病（DN）的发病机制中起着重要作用。我们之前（JASN2015）阐述了线粒体质控损伤，包括线粒体片段化及其自噬抑制，引起糖尿病环境下肾小管细胞氧化应激及凋亡。本研究进一步探索Drp1介导的线粒体形态结构变化如何引起细胞氧化损伤的机制，并在DN患者的肾组织中寻找相关病理学依据。
方法 收集DN患者的肾活检标本，以微小病变肾病为对照组。对肾组织进行病理分析，电镜观察肾小管线粒体超微结构变化，免疫组化分析线粒体动力学蛋白，细胞色素C 和线粒体氧化还原酶的表达。应用共聚焦显微镜实时检测高糖条件下肾小管上皮细胞HK2的线粒体动力学和ROS水平。转染相关蛋白的质粒来分析线粒体动力学和氧化应激的上下游关系。
结果 DN患者肾脏病理显示存在特征性的肾小管损伤。与对照组相比，在DN肾小管细胞中，正常的线粒体结构分裂为片段化，伴有线粒体嵴溶解和氧化应激，同时Drp1和p66shc表达增加, 而Mfn1水平被抑制。体外实验示：HK2在高糖处理后，发生线粒体片段化和嵴损伤的细胞百分比显著增加，且呈时间和剂量依赖性。Drp1过表达及其线粒体转位引起线粒体片段化和嵴重构，并导致嵴上的细胞色素C重分布；同时，免疫共沉淀示Drp1过表达使细胞色素C和p66shc蛋白结合水平升高,及ROS过量生成。而抑制Drp1的基因表达可逆转上述变化。此外，过表达p66shc可引起细胞氧化应激，但对线粒动力学和嵴形态无明显影响。
结论 本研究在DN患者的肾小管中首次证实了线粒体片段化和嵴重构的特征性表现，且这些超微结构变化是由Drp1在DN环境下激活和转位所介导的。细胞色素C由于线粒体嵴重构而重分布，进而与p66shc结合增强，导致线粒体ROS集聚，细胞氧化损伤和凋亡。这些结果阐明了Drp1介导的线粒体结构变化引起细胞氧化应激的一个新机制，这在DN肾小管损伤的发病机制中起着关键作用。