Cn|En

文献解读

【AAV9-Ksp精准靶向肾小管】河北医科大学刘淑霞、封晓娟教授团队揭示CKD潜在干预靶点

2026-07-17  阅读量:12

慢性肾脏病(CKD)已成为全球性重大公共卫生问题,显著加重了全球疾病患病、死亡及医疗负担。尽管临床干预手段不断进步,但有效的治疗方案仍然匮乏,大部分患者最终不得不接受透析或肾移植治疗。肾小管间质纤维化(TIF)CKD进展至终末期肾病(ESRD)的核心病理标志,也是各类肾脏损伤共同的终末通路;其特点是细胞外基质(ECM)过量沉积,造成肾小管基底膜与管周毛细血管之间的间质区域增生扩大,最终引起肾单位进行性损耗和不可逆的肾功能减退。

肾纤维化的发生过程受多重因素调控,多种细胞类型与信号通路之间动态相互作用共同介导该过程肾间质中肌成纤维细胞的持续活化以及ECM组分过度合成是纤维化过程的核心环节。越来越多的证据表明:肾小管上皮细胞发生上皮-间质转化(EMT)以及巨噬细胞向肌成纤维细胞转化(MMT),是纤维化肾脏中肌成纤维细胞的重要来源。因此,阐明EMT和MMT的激活机制,及二者在纤维化进程中的作用,对发现新靶点、遏制CKD进展至关重要。

MRL/lpr小鼠是成熟的狼疮肾炎(LN)模型,该模型肾脏纤维化表现显著。课题组前期对该小鼠肾皮质开展蛋白质组学筛选时,发现BPIFA2是肾小管上皮细胞内上调最为显著的蛋白之一。BPIFA2属于腭-肺-鼻上皮克隆蛋白(sPLUNC)家族成员,作为固有免疫分子,已被证实具有抗菌和表面活性作用。生理条件下,BPIFA2仅特异性表达于腮腺组织,在其他组织中几乎检测不到。作为一种可溶性唾液蛋白,BPIFA2能够结合脂多糖(LPS)并抑制细菌增殖。临床研究显示,急性肾损伤(AKI)患者血液和尿液样本中BPIFA2蛋白水平显著升高;内毒素(LPS)诱导的脓毒症相关AKI小鼠模型中,给药3 h后血浆即可检出BPIFA2蛋白;而缺血再灌注(IR)诱导的缺血性AKI模型造模3 h,肾脏组织即可检测到Bpifa2基因转录激活,上述证据提示BPIFA2有望成为肾损伤的早期生物标志物。但目前尚不明确:BPIFA2仅是肾损伤的反映指标,还是会介导并促进纤维化进展

2026年6月16日,河北医科大学基础医学院病理学教研室/河北省肾脏病重点实验室刘淑霞教授、封晓娟教授团队在Cells发表以BPIFA2 Promotes Renal Fibrosis by Regulating Tubular Epithelial-to-Mesenchymal Transition and Macrophage Activation in Chronic Kidney Disease为题的研究论文。该研究选取不同病因CKD患者的肾活检样本开展研究,纳入局灶节段性肾小球硬化(FSGS)、IgA肾病(IgAN)、膜性肾病(MN)、糖尿病肾病(DN)和LN。本研究发现:在所有类型CKD患者的肾小管中BPIFA2表达均显著上调,且其表达水平与TIF严重程度(以Ⅰ型胶原沉积量为代表性指标)呈显著正相关为明确BPIFA2的生物学功能,本研究分别构建功能缺失与功能获得模型开展双向验证:采用携带肾小管特异性Ksp启动子的9型腺相关病毒(AAV9)靶向敲低小鼠肾小管BPIFA2;同时通过腹腔注射重组BPIFA2(rBPIFA2)蛋白干预CKD小鼠,系统探究BPIFA2在肾纤维化中的作用。机制研究表明:BPIFA2可促进肾小管上皮细胞发生EMT;同时通过激活TGF-β/Smad3信号通路活化巨噬细胞、促进MMT,双重通路协同驱动TIF进展。综上,本研究首次证实BPIFA2具有促纤维化作用,为解析CKD的进展机制提供了全新思路

 


1.BPIFA2在CKD患者肾小管上皮细胞中表达上调,并与TIF相关

为明确BPIFA2表达紊乱是否与CKD中TIF相关,研究人员检测了FSGS、IgAN、MN、LN和DN患者肾活检标本中BPIFA2的表达水平,并以组织学形态正常的肿瘤远端癌旁肾组织作为对照。免疫组化结果显示,BPIFA2的表达升高主要见于肾小管上皮细胞,而型胶原蛋白主要沉积于肾间质。斯皮尔曼(Spearman)等级相关分析结果显示BPIFA2表达量与型胶原蛋白水平呈显著强正相关。为进一步验证该相关性,作者另行纳入15例IgAN患者的肾活检标本,并依据牛津MEST-T分型标准分组。结果显示,随着TIF分级升高,BPIFA2和纤连蛋白(FN)的表达水平逐步上升,提示BPIFA2表达升高与肾纤维化损伤进展密切相关

 

1 BPIFA2在肾小管上皮细胞中表达上调,且与TIF程度相关

 

2.肾小管特异性敲低BPIFA2可减轻UUO和FA小鼠模型的肾间质纤维化

为明确BPIFA2在肾纤维化中的功能作用,本研究采用AAV9介导的肾小管特异性BPIFA2敲低,并构建了单侧输尿管梗阻(UUO)小鼠模型。与对照组相比,UUO小鼠肾组织中BPIFA2的mRNA和蛋白水平显著升高。尾静脉注射AAV9-Ksp-shBPIFA2可有效抑制肾小管上皮细胞中BPIFA2的表达。此外,敲低BPIFA2降低了UUO小鼠的血清肌酐(Scr)水平。Masson染色和Sirius red染色结果显示,UUO小鼠存在大量胶原沉积和间质纤维化,而肾小管特异性敲低BPIFA2后,上述病理改变均显著减轻。同样,免疫组化及蛋白免疫印迹结果进一步证实,敲低BPIFA2可显著降低肾间质中Ⅰ型、Ⅲ型胶原蛋白的表达水平。

为排除实验模型特异性干扰,本研究进一步在叶酸(FA)诱导的CKD小鼠模型中验证上述实验结果。首先,成功实现FA小鼠肾小管中BPIFA2的特异性敲低,且敲低BPIFA2可降低小鼠Scr水平。与UUO模型的结果一致,在FA损伤的肾脏中,靶向抑制肾小管BPIFA2表达可显著减少细胞外胶原堆积,并减轻纤维化损伤。综上,这些结果表明肾小管BPIFA2促进了肾间质纤维化的进展

 

2 肾小管特异性敲低BPIFA2可减轻UUO小鼠肾间质纤维化

 

3 肾小管特异性敲低BPIFA2可减轻FA诱导肾病小鼠肾间质纤维化

 

4 AAV9载体组织靶向特异性验证

 

3.外源性BPIFA2给药可加重UUO和FA小鼠模型的肾间质纤维化

鉴于BPIFA2为分泌型蛋白,本研究进一步探究了全身性补充BPIFA2是否可影响肾纤维化的病变结局。向UUO和FA小鼠腹腔注射rBPIFA2蛋白。ELISA检测结果证实,注射rBPIFA2后小鼠血清BPIFA2浓度显著升高,同时肾组织中BPIFA2的表达也同步上调。Masson和Sirius red染色结果显示,与未处理的UUO小鼠相比,rBPIFA2处理的UUO小鼠肾小管损伤更为严重、炎症浸润增强,且胶原沉积范围显著扩大。类似地,接受rBPIFA2干预的FA小鼠,胶原沉积更显著,肾纤维化评分更高。上述结果表明,BPIFA2表达升高可加剧肾纤维化的发生

 

4.BPIFA2促进CKD肾小管EMT

本研究进一步探讨BPIFA2调控肾纤维化进展的潜在机制,聚焦EMT在肾纤维化进程中的作用。既往大量研究已证实EMT是肾纤维化发生发展的重要环节。鉴于BPIFA2主要表达于肾小管上皮细胞,本研究进一步探究其对EMT的调控作用。免疫组化结果显示,在UUO肾组织中敲低BPIFA2可降低α-SMA表达,并恢复E-钙黏蛋白(E-cadherin)表达水平。蛋白免疫印迹结果与之相符,抑制BPIFA2表达可降低肾皮质中FN、波形蛋白(vimentin)及α-SMA的表达,同时上调E-cadherin水平。

相反,外源性给予rBPIFA2可进一步加速肾小管EMT进程。与单纯UUO组相比,UUO+rBPIFA2组小鼠肾组织中FN、vimentin、α-SMA和型胶原的表达升高,E-cadherin表达降低。

FA模型小鼠中,BPIFA2敲低同样可抑制EMT相关标志物的表达,而补充rBPIFA2则可上调上述EMT标志物。综上,这些结果表明,BPIFA2至少部分通过促进肾小管上皮细胞EMT,进而加重肾间质纤维化

 

5 BPIFA2介导UUO小鼠肾小管EMT进程

 

6 BPIFA2介导FA模型小鼠肾小管EMT

 

5.BPIFA2通过激活TGF-β/Smad3信号通路调控MMT

BPIFA2作为分泌型蛋白,肾小管来源的BPIFA2可对其他类型细胞发挥旁分泌作用。本研究进一步探究BPIFA2是否可在肾纤维化发生的病理背景下调控巨噬细胞活化。UUO肾组织的双重免疫荧光染色结果显示,巨噬细胞标志物F4/80与α-SMA或骨桥蛋白(OPN)的共定位表达显著增加,提示存在MMT现象。肾小管特异性敲低BPIFA2可显著减弱上述共定位信号。

体外细胞实验结果显示,人肾小管上皮细胞株HK-2TGF-β刺激后,培养上清中BPIFA2含量升高;而敲低HK-2细胞BPIFA2后,上清中BPIFA2水平显著下降。采用rBPIFA2蛋白刺激小鼠单核巨噬细胞株RAW264.7后,巨噬细胞中α-SMA和OPN表达上调,提示BPIFA2可直接促进MMT

为进一步验证BPIFA2的细胞间调控作用,本研究构建了细胞共培养体系。将HK-2细胞转染BPIFA2 siRNA,经TGF-β处理48 h后,再与RAW264.7细胞共培养48 h。结果显示,TGF-β刺激可显著诱导巨噬细胞中α-SMA、OPN和FN的表达,而敲低HK-2细胞BPIFA2可显著抑制上述MMT标志物的表达。

为探索BPIFA2调控巨噬细胞活化的下游信号通路,本研究在rBPIFA2干预前,采用Smad3、AKT、JNK、ERK、p38/MAPK特异性抑制剂预处理RAW264.7细胞。结果显示,Smad3特异性抑制剂SIS3可显著阻断rBPIFA2介导的巨噬细胞活化及随后的MMT过程,而其余通路抑制剂无明显干预效果。此外,蛋白免疫印迹结果显示,rBPIFA2干预可上调Smad3磷酸化水平,而不改变Smad3总蛋白丰度。综上,BPIFA2介导的巨噬细胞活化至少部分依赖TGF-β/Smad3信号通路

 

7 BPIFA2通过TGF-β/Smad3信号通路诱导MMT

 

8 UUO小鼠肾间质MMT双阳性细胞定量统计

 

总结

 

综上,本研究证实BPIFA2是一种全新的分泌型促纤维化调控因子,可推动CKD进展。肾小管中BPIFA2表达升高通过两条核心途径加速肾纤维化:一是诱导肾小管EMT,二是介导依赖TGF-β/Smad3信号通路的MMTBPIFA2可分泌并循环于体液中,具备良好的药物可及性。利用中和抗体或小分子抑制剂阻断BPIFA2,有望成为延缓TIF极具前景的干预策略。

本研究存在如下局限性:未采用上皮谱系示踪技术,无法精准追溯肾小管上皮细胞转分化形成的肌成纤维细胞,仅通过标志物蛋白表达水平佐证肾小管上皮细胞发生表型转化;暂未阐明胞外分泌型BPIFA2激活TGF-β/Smad3通路的直接作用靶点及具体分子机制;目前缺乏可用于体内干预的成熟BPIFA2小分子抑制剂与中和抗体;临床肾活检样本纳入量偏少,后续需开展大样本多中心队列研究验证本研究结论。

 


本文使用的病毒产品,列表如下:

上述病毒产品我司均可提供,欢迎咨询!

 


我司可提供基因过表达、干扰、编辑定制服务,以下为相关产品案例。

利用AAV介导的BDNF-pHluorin探针表达并结合cre-loxp技术,特异性检测SNS神经元释放的BDNF。(客户文章,Xie RG, Chu WG, Liu DL, et al. Nat Commun. 2022.)。

 

通过AAV介导的shRNA干扰技术对PDGFRa进行敲低,结果显示PVN-RVLM神经元钾电流减少及小鼠心动过速。(客户文章,BiQ, Wang C, Cheng G, et al. Immunity. 2022.)

 

使用CRISPR/Cas9技术在体特异性地敲除DRG中的Gpr151能够有效缓解神经损伤(CCI)引起的神经病理性疼痛。(客户文章,Xia LP, Luo H, Ma Q, et al. Brain.2021.)。

 

外周脏器病毒感染效果图(rAAV8-mCherry尾静脉注射标记小鼠不同脏器)


免责声明| 法律支持| 联系方式

市场:027-65023363   行政/人事:027-62439686   邮箱:marketing@brainvta.com   客服:18140661572(活动咨询、售后反馈等)

销售总监:张经理  18995532642  华东区:陈经理 18013970337   华南区:王经理 13100653525   华中/西区:杨经理 18186518905   华北区:张经理 18893721749

地址:中国武汉东湖高新区光谷七路128号中科开物产业园1号楼

Copyright © 武汉枢密脑科学技术有限公司. All RIGHTS RESERVED.
鄂ICP备2021009124号 DIGITAL BY VTHINK