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慢性肾脏病 (CKD) 中肾功能的逐渐丧失与肾脏纤维化密切相关,肾脏纤维化被认为是导致肾衰竭的主要病理过程。肾脏纤维化的进展与多种细胞活动有关,包括失调的细胞外基质重塑、肾小管上皮-间质转化、系膜细胞和成纤维细胞活化、炎症细胞浸润和细胞凋亡。由于纤维形成的复杂性和异质性CKD的有效疗法仍然缺乏。
近年的研究揭示,Forkhead box P2 (FOXP2) 不仅在大脑中起作用,也在多个器官的发育和疾病进程中扮演了重要角色。尽管FOXP2在器官形成和肿瘤发生具有重要意义,但它在肾脏疾病发病机制中的作用仍不清楚。
2024年12月,来自香港大学的邓智伟团队在Journal of the American Society of Nephrology 杂志发表“Tubular FoxP2 and Kidney Fibrosis”的文章,证实了Foxp2通过激活肾细胞向间充质转变和阻滞细胞周期,在促进肾脏纤维化方面发挥作用,从而加速CKD进展。
首先,研究人员在CKD患者(包括 IgA 肾病、膜性肾病和糖尿病肾病)的肾活检标本中发现肾小管上皮细胞的细胞核中Foxp2表达明显增加,同时伴有肾脏纤维化的发生。为进一步研究其表达变化,作者建立单侧输尿管阻塞 (UUO) 和单侧缺血再灌注损伤 (UIRI)小鼠模型,并在两种模型中均发现了肾小管中Foxp2的上调。这提示Foxp2可能在CKD进程中扮演重要角色。(图1)
图1 在CKD患者和小鼠模型中肾小管中Foxp2表达上调
随后,作者对两种小鼠模型进行观察检测,发现肾小管Foxp2缺乏与肾脏间质纤维化减少有关。与此同时,在UUO和UIRI小鼠模型中,Foxp2的条件性敲除减少了白细胞向肾脏的浸润,同时F4/80(巨噬细胞)和Ly6B.2(中性粒细胞)阳性面积减少。在UIRI小鼠模型中,Foxp2缺失减轻了肾脏炎症,其中TNF-α、IL6和CCL2的诱导受到抑制,以上结果说明,Foxp2敲除可减轻CKD小鼠的肾脏纤维化和炎症。(图2)
图2 Foxp2缺乏可改善CKD小鼠模型中的肾脏纤维化和炎症
接下来,作者用TGF-β1刺激培养的C1.1(小鼠肾小管上皮)细胞。24 小时后,Foxp2的核表达显著上调,而在使用TGF-β1受体抑制剂后Foxp2表达被抑制。用Smad3抑制剂(SIS3)预处理不仅抑制了p-Smad3的表达,而且在24小时后同样抑制了TGF-β1诱导的Foxp2表达。随后作者构建了含有小鼠Foxp2启动子序列的荧光素酶报告基因pGL4质粒,用于双荧光素酶报告基因检测。Foxp2启动子序列的转录活性在TGF-β1刺激24小时后显著增加,在过表达Smad3的细胞中其活性也显著上调。当用 TGF-β1对siRNA-foxp2细胞进行刺激,与对照组细胞相比,纤连蛋白(Fn)表达下降,Ecad 蛋白表达恢复。以上说明,Foxp2表达上调介导TGF-β诱导的肾小管上皮细胞纤维化变化和上皮-间质转化(图3)。
图3 Foxp2表达上调介导TGF-β诱导的肾小管上皮细胞纤维化变化和上皮-间质转化
为进一步探究Foxp2的作用机制,作者进行了Foxp2 ChIP-seq的数据分析,结果表明富集分数最高且关联性最强的是Foxp2和Akt信号传导通路。在UUO小鼠模型中,作者发现与对照相比,Foxp2fl/fl小鼠的总Akt和磷酸化Akt的表达水平提高,但小管特异性Foxp2敲除(Foxp2fl/fl,Cre )小鼠肾脏中Akt磷酸化的诱导受到抑制。同样在UIRI小鼠中,Foxp2的缺失抑制了总Akt和磷酸化Akt表达的增加。此外在UUO和UIRI动物模型中,Foxp2fl/fl小鼠肾脏中均检测到磷酸化组蛋白H3(pH3)阳性的肾小管上皮细胞的积累(表明细胞周期停滞在G2/M期),而在Foxp2fl/fl,Cre小鼠中观察到pH3阳性细胞的明显减少。这些数据说明,Foxp2缺乏可减少CKD小鼠模型中的细胞周期停滞。(图4)
图4 Foxp2缺乏可减少CKD小鼠模型中的细胞周期停滞
文章结论与展望
综上所述,该文章证明CKD患者和小鼠模型中肾小管Foxp2表达上调,并发现Foxp2缺乏可改善UUO和UIRI小鼠的肾脏纤维化和炎症。机制研究表明Foxp2在UUO和UIRI小鼠模型中通过激活肾小管的上皮-间质转化和细胞周期停滞来促进肾脏纤维化,从而促进 CKD的进展。当肾小管上皮细胞中缺失Foxp2后,肾脏纤维化得到缓解,这提示肾小管Foxp2是减缓CKD进展的潜在治疗靶点。
来源:KidneyCode
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