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Adv Sci:郑宏庭/郑怡团队发现Dock5可作为蛋白尿性肾病的潜在治疗靶点

2024-07-04作者:壹声资讯
非原创

终末期肾病 (ESRD) 80% 的病因是蛋白尿性肾病。蛋白尿性肾病主要包括糖尿病肾病 (DKD)和局灶节段性肾小球硬化症 (FSGS),是一类以尿液中存在过量蛋白质为特征的疾病。其最终会进展为 ESRD,需要长期透析或肾移植治疗。脂质是维持足细胞生物学功能所必需的,而在蛋白尿性肾病中,足细胞会出现过多的脂质聚集,被称为足细胞脂毒性。


2024年3月,来自陆军军医大学第二附属医院的郑宏庭/郑怡团队在Advanced Science杂志发表题为 “Dock5 Deficiency Promotes Proteinuric Kidney Diseases via Modulating Podocyte Lipid Metabolism”的文章,揭示了蛋白尿性肾病中会出现胞质分裂因子 5 (Dock5)的缺失,并通过以 N6 甲基腺苷 (m6A)依赖的方式上调 LXRα 来增强 CD36 介导的足细胞脂肪酸摄取;恢复其表达可改善足细胞损伤和蛋白尿性肾病。研究结果表明Dock5 可能是足细胞脂毒性的关键调控分子,可作为蛋白尿性肾病的潜在治疗靶点。


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作者首先筛选了可能参与足细胞脂质代谢的基因。利用钠-葡萄糖协同转运蛋白-2 抑制剂 (SGLT2i)改善足细胞脂毒性,分析SGLT2i 处理的足细胞的差异基因表达 (DGE) 数据集;利用 DKD 小鼠模型的足细胞分析蛋白尿性肾病的足细胞 DGE 数据集。综合分析这两个数据集的交集并确定了 15 个相关基因,其中的8 个基因在疾病模型和 SGLT2i 治疗间呈现出相反的变化趋势,而Dock5 在足细胞中的表达最高。


接下来,作者在DKD/FSGS患者和小鼠模型(db/db 诱导的 DKD 小鼠和 ADR 诱导的FSGS 小鼠)中观察 Dock5 的表达。发现患者的Dock5 表达显著降低,并与 eGFR 正相关,与Scr水平负相关(图1)。小鼠模型中Dock5 表达与患者的观察结果一致(图1)。以上结果表明 Dock5 可能参与蛋白尿性肾病的进展。


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图1 Dock5 在蛋白尿性肾病患者和小鼠中表达降低


随后,作者构建足细胞特异性 Dock5 敲除小鼠(Dock5fl/flCre+,cKO),发现在诱导 DKD 发病后,cKO 小鼠的尿白蛋白与肌酐比(UACR)升高,肾小球病理程度加重,肾小球基底膜增厚,足细胞足突增宽并消失,足细胞丢失增多(图2)。FSGS小鼠也观察到类似结果。以上数据表明,Dock5 缺失会在蛋白尿性肾病进展过程中加剧足细胞和肾小球损伤。


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图 2 足细胞中 Dock5 缺失加剧了蛋白尿性肾病的肾损伤


诱导 DKD 后的 cKO 小鼠中观察到足细胞出现严重的脂质积累。利用脂质组学分析,作者进一步发现脂质沉积的主要种类是游离脂肪酸等,而非胆固醇酯和磷脂酰胆碱,这表明Dock5缺失主要影响脂肪酸代谢。脂肪酸代谢包括摄取、合成和氧化过程,因此作者在 si‐Dock5 的足细胞中对这些过程进行了测量,发现Dock5的敲低显著提高了脂肪酸的摄取。摄取主要通过两种途径:一种是通过GPCR介导的内吞或巨胞饮作用;另一种是CD36依赖的蛋白介导的运输。


Dock5 敲低未改变脂质结合GPCR 的水平;而 CD36 抑制剂 SSO 消除了Dock5 缺失引起的脂肪酸摄取。这表明 Dock5 缺失主要通过 CD36 调节蛋白介导的途径增强脂肪酸的摄取,从而诱发足细胞损伤。(图3)


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图3 Dock5 缺失促进 CD36 介导的脂肪酸摄取


作者进一步研究了Dock5调控CD36的机制。由于CD36的mRNA水平受Dock5调控,提示这一调控过程可能发生在转录水平上。一些转录因子被认为是 CD36 转录的重要调节因子,作者分别过表达相关转录因子,发现只有 LXRα 表达后,Dock5 敲低会增加报告基因活性。在 DKD 发病条件下,通过 AAV2 ‐Nphs1‐shLXRα 对 Dock5 cKO 小鼠的足细胞进行 LXRα 敲低,此时 Dock5 缺失引起的病理改变(UACR、足细胞足突增宽和消失、足细胞丢失和脂质积聚等)显著减弱(图4)。LXRα 拮抗剂 GSK2033 消除了Dock5 敲低诱导的脂肪酸摄取、抑制了CD36 及其下游基因表达,减轻了足细胞系中的脂毒性。进一步探究发现LXRα 通过直接结合足细胞中的启动子区的DR-7 型核受体反应元件,激活了 CD36 基因转录。这些结果表明 Dock5 主要通过转录因子 LXRα 调节 CD36表达。


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图 4 Dock5 通过 LXRα 调节 CD36 介导的脂肪酸摄取


接下来,作者探究了 Dock5 调控 LXRα 的机制。由于Dock5 缺失没有改变LXRα 前 mRNA的丰度,因此作者猜测其水平可通过 m6A介导的 mRNA 衰减进行调节。LXRα的成熟 mRNA 可与 m6A 读取蛋白 YTHDF2 相互作用诱导 mRNA 衰变。RNA 免疫沉淀分析表明 YTHDF2与LXRα mRNA 结合。YTHDF2 敲低增加了 LXRα 蛋白和 mRNA 水平,而 mA 识别位点突变的 YTHDF2不能降低 LXRα 的水平。进一步在 Dock5 过表达的足细胞中敲低YTHDF2,发现原本被Dock5 抑制的 LXRα 表达增加(图5)。随后作者验证发现 DOCK5 与 YTHDF2 存在相互作用。Dock5 过表达后 YTHDF2蛋白水平升高 ,敲低 Dock5 后 YTHDF2水平下降,且可被蛋白酶体抑制剂 MG132 处理逆转。综上所述,Dock5 缺失促使YTHDF2蛋白水解,从而减缓 YTHDF2 介导的 m6A依赖性mRNA 衰减,上调了 LXRα 的表达。


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图5 Dock5 通过 m6依赖性机制调节LXRα mRNA 的降解


最后,作者构建了 Dock5 过表达小鼠,该小鼠在DKD 发病后 KW/BW 和 UACR 显著降低,足细胞足突增宽和消失、足细胞丢失和脂质积聚现象减轻。Dock5 过表达后,YTHDF2表达增加,LXRα 和 CD36 表达减少。这表明,改善Dock5 的降低可减轻蛋白尿性肾病的进展。(图6)


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图6 Dock5 过表达可减轻 DKD 小鼠足细胞脂质积聚




文章结论与展望



综上所述,研究发现了足细胞中,Dock5 减缓YTHDF2 蛋白水解,从而加剧 YTHDF2 介导的 m6A 依赖性mRNA 衰减,下调了转录因子 LXRα 的水平,进而下调 CD36表达,从而改善足细胞对脂肪酸的摄取,降低足细胞脂毒性。


研究证明了 Dock5 在足细胞脂毒性和蛋白尿性肾病中的作用;发现了 CD36 可受 LXRα 调节;提出了 m6A可能在足细胞的脂肪酸代谢中发挥重要作用。发现CD36 抑制剂 SSO处理、LXRα 拮抗剂 GSK2033处理、过表达Dock5 等方式可显著减轻足细胞损伤,提示了 Dock5 可能成为蛋白尿性肾病的潜在治疗靶点。


来源:KidneyCode

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