中文標(biāo)題:Flot2是蛋白尿腎病中足細(xì)胞損傷的新調(diào)控因子
發(fā)表期刊:International Journal of Biological Sciences
中科院分區(qū):2區(qū)
影響因子:10.750
發(fā)表時(shí)間:2023年1月
合作單位:廣東省人民醫(yī)院
運(yùn)用技術(shù):GST pull down MS(由輝駿生物提供技術(shù)支持,點(diǎn)擊查看服務(wù)詳情)
足細(xì)胞損傷是慢性腎臟疾病(CKD)的常見標(biāo)志。足細(xì)胞指狀足突相互交織形成狹縫隔膜(SD),是腎小球?yàn)V過屏障最重要的組成部分。這一過濾屏障的完整性對(duì)于防止蛋白質(zhì)進(jìn)入尿液(蛋白尿)非常重要。越來越多的致病SD蛋白已被發(fā)現(xiàn),包括nephrin、podocin和CD2AP等。
本研究證實(shí)Flotillin-2(Flot2)在足細(xì)胞中特異性表達(dá),對(duì)募集SD蛋白podocin和nephrin進(jìn)入脂筏、改善足細(xì)胞損傷有至關(guān)重要的作用。Flot2和podocin通過SPFH結(jié)構(gòu)域直接相互作用,此外轉(zhuǎn)錄因子KLF15可以調(diào)控Flot2的表達(dá)。在LPS/ADR誘導(dǎo)腎病小鼠模型中,足細(xì)胞特異性Flot2的缺失會(huì)加重蛋白尿、足細(xì)胞損傷和腎小球病變。此外,足細(xì)胞病變患者的腎活檢中Flot2表達(dá)下調(diào),其表達(dá)與蛋白尿負(fù)相關(guān),與eGFR正相關(guān),表明Flot2可能是蛋白尿腎病的新治療靶點(diǎn)。
Flot2是一種廣泛表達(dá)且高度保守的疏水性脂筏蛋白。研究者對(duì)蛋白尿腎小球疾病患者的腎活檢樣本進(jìn)行免疫熒光染色,發(fā)現(xiàn)Fot2在患者足細(xì)胞中的表達(dá)水平顯著下降(圖1A)。在糖尿病db/db小鼠(圖1B),脂多糖(LPS)或阿霉素(ADR)誘導(dǎo)的腎病小鼠(圖1C)中,腎臟中Flot2的表達(dá)也降低。在體外,高糖(HG)或LPS能顯著降低足細(xì)胞Flot2的表達(dá)(圖1D-F)。這些結(jié)果表明,F(xiàn)lot2在體內(nèi)和體外損傷的足細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)。
圖1
研究者首先利用Cre-LoxP重組系統(tǒng)建立了足細(xì)胞特異性flot2敲除小鼠(圖2A-E),之后用LPS和ADR誘導(dǎo)建立蛋白尿小鼠模型,進(jìn)而評(píng)估了Flot2表達(dá)減少對(duì)蛋白尿和腎損傷的影響(圖2F)。LPS注射后24h,小鼠尿蛋白水平升高,其中flot2敲除小鼠的尿蛋白水平顯著高于未敲除組(圖3A)。同樣,ADR注射后約2周時(shí),小鼠尿蛋白開始隨時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸增加,并且flot2敲除小鼠的增加更多(圖3B),PAS染色顯示系膜擴(kuò)張也增加更多(圖3C-D)。透射電鏡顯示,用LPS或ADR處理的Flot2敲除小鼠的足細(xì)胞足突消失更多,足突寬度顯著增加(圖3E-F)。這些結(jié)果表明,敲除Flot2的足細(xì)胞增加了對(duì)LPS和ADR的易感性和腎損傷。
圖2
圖3
接著,研究者又構(gòu)建了足細(xì)胞特異性flot2過表達(dá)C57BL/6小鼠,并通過腹腔注射LPS或尾靜脈注射ADR建立足細(xì)胞損傷和蛋白尿小鼠模型,研究了Flot2在體內(nèi)對(duì)足細(xì)胞的保護(hù)作用(圖4)。LPS注射24h后或ADR注射4-12周,flot2過表達(dá)組小鼠的尿蛋白增加量顯著少于對(duì)照組(圖5A-B)。此外,ADR處理的flot2過表達(dá)組小鼠的系膜基質(zhì)擴(kuò)張減弱(圖5C-D)。透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)LPS處理導(dǎo)致小鼠足細(xì)胞足突融合,F(xiàn)lot2過表達(dá)改善了這種變化(圖5E-F);注射ADR12周后,F(xiàn)lot2過表達(dá)小鼠的足突消失和足突寬度相比對(duì)照組明顯改善(圖5E-F)。這些數(shù)據(jù)表明足細(xì)胞特異性Flot2的過表達(dá)對(duì)LPS和ADR誘導(dǎo)的損傷有保護(hù)作用。
圖4
圖5
由于細(xì)胞骨架重組在足細(xì)胞損傷和蛋白尿中起著重要作用,因此研究者使用體外足細(xì)胞模型探討了Flot2對(duì)足細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)的影響。Flot2敲低導(dǎo)致肌動(dòng)蛋白絲重組和細(xì)胞質(zhì)徑向應(yīng)力纖維溶解(圖6A-D),并刺激細(xì)胞收縮,使細(xì)胞變小。在腺病毒介導(dǎo)的Flot2過表達(dá)足細(xì)胞中(圖6E-G),肌動(dòng)蛋白重排和細(xì)胞收縮被消除(圖6H),說明Flot2導(dǎo)致足細(xì)胞肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架重排。
圖6
SD蛋白調(diào)節(jié)足細(xì)胞骨架動(dòng)力學(xué)、蛋白表達(dá)和細(xì)胞存活,因此研究者通過干擾和過表達(dá)足細(xì)胞中的Flot2來觀察SD蛋白在脂筏中的定位。結(jié)果顯示,干擾Flot2顯著降低了SD蛋白podocin和nephrin在脂筏中的質(zhì)膜分布(圖7A),在LPS處理的足細(xì)胞中也觀察到類似結(jié)果。相反,過表達(dá)Flot2促進(jìn)了podocin和nephrin在脂筏中的表達(dá)(圖7B)。之后,CTxB標(biāo)記也觀察到Flot2干擾降低了podocin在脂筏中的分布,LPS和ADR處理的足細(xì)胞有類似結(jié)果(圖7C),過表達(dá)Flot2恢復(fù)了脂筏中podocin的表達(dá)(圖7D)。接著,他們研究了足細(xì)胞特異性Flot2缺失小鼠在LPS處理下的podocin和nephrin分布,發(fā)現(xiàn)Flot2缺失導(dǎo)致LPS處理后小鼠脂筏中podocin和nephrin的減少加?。▓D7E)。體外結(jié)果表明Flot2可能有助于SD蛋白定位到脂筏中。
圖7
通過雙標(biāo)記免疫熒光共聚焦顯微鏡發(fā)現(xiàn),podocin和Flot2在人類和C57BL小鼠足細(xì)胞中有部分重疊(圖8A-B)。使用免疫沉淀(Co-IP)檢測(cè)到它們?cè)谧慵?xì)胞中有相互作用(圖8C),通過GST-pull down和His-pull down檢測(cè)確定了Flot2和podocin之間有直接相互作用(圖8D)。之后,研究者構(gòu)建了5個(gè)截短的Flot2載體和6個(gè)截短的podocin載體(圖8E-F),足細(xì)胞CoIP實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步確定了Flot2的30-184氨基酸與podocin相互作用(圖8G),F(xiàn)lot2與podocin的128-284氨基酸相互作用(圖8H)。HEK-293T細(xì)胞的免疫共沉淀和GST pull down實(shí)驗(yàn)也確定了Flot2蛋白的氨基酸30-184與podocin蛋白的128-284氨基酸具有相互作用(圖8I-J)。
圖8
轉(zhuǎn)錄因子預(yù)測(cè)分析顯示,Krüppel樣轉(zhuǎn)錄因子(KLFs)可能參與了對(duì)Flot2的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。以往研究顯示KLF4、KLF6和KLF15在腎小球足細(xì)胞中表達(dá),且在蛋白尿腎小球疾病的受損足細(xì)胞中表達(dá)較低。因此,本研究首先在HG、LPS或ADR誘導(dǎo)的小鼠足細(xì)胞中確定了它們的表達(dá)水平,結(jié)果與之前研究一致(圖9A)。此外,當(dāng)干擾KLF6或KLF15后,足細(xì)胞中的Flot2 mRNA顯著降低(圖9B-D),干擾KLF15后Flot2蛋白表達(dá)也顯著降低(圖9E-F)。足細(xì)胞KLF15過表達(dá)后,F(xiàn)lot2的mRNA和蛋白水平顯著增加(圖9G-I),表明KLF15是Flot2表達(dá)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。ChIP-qPCR結(jié)果表明KLF15與Flot2啟動(dòng)子結(jié)合(圖9J),并且LPS處理后,小鼠足細(xì)胞中KLF15與Flot2啟動(dòng)子的結(jié)合顯著減少(圖9K)。雙熒光素酶報(bào)告基因測(cè)定發(fā)現(xiàn),干擾KLF15導(dǎo)致Flot2轉(zhuǎn)錄活性顯著降低,而過表達(dá)KLF15則升高(圖9L),表明KLF15直接調(diào)節(jié)Flot2基因啟動(dòng)子活性。
圖9
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