细胞间隙连接蛋白Cx43介导周细胞与内皮细胞的脱离调控肾间质纤维化的机制研究

The mechanism on initiation of renal interstitial fibrosis (RIF) remains largely elusive as of today. We believe that microvascular rarefarction-induced local hypoxia plays a key role in the initiation and progression of RIF. In our previous ischemia-reperfusion injury (IRI) study, we observed that peritubular capillary rarefarction and the detachment of pericytes from endothelial cells, accompanied by the overexpression of gap junction protein connexin 43 (Cx43). We hypothesized in the early stage of hypoxia, capillary endothelial cells injury amplified the pro-apoptosis and necrosis factor signals via Cx43 channel located in the endothelia cells, causing the detachment of pericytes from endothelial cells, and pericytes proliferation and pericyte-myofibroblast transition. In the IRI and UUO induced RIF animal models, we will use Cx43 mimetic peptide and endothelial cell-specific and pericyte-specific Cx43 knockout mice to investigate the mechanism of Cx43 involved in the regulation of capillary rarefaction, pericytes proliferation and transition, and to confirm the hypothesis that Cx43 regulates the RIF by mediating the detachment of pericytes from endothelial cells. Our goal is to elucidate the pathophysiology of the RIF and to provide a new therapeutic insight for RIF.

肾间质纤维化的启动机制是亟待攻克的科学难题。毛细血管稀疏诱导的缺氧微环境是启动和促进间质纤维化的关键，我们前期研究发现缺血再灌注损伤(IRI)诱导的肾间质纤维化模型中管周毛细血管稀疏、周细胞-内皮细胞脱离，而该过程伴随细胞间隙连接蛋白Cx43的表达显著上调，推测Cx43介导周细胞-内皮细胞的脱离可能参与了肾间质纤维化的发生发展。因此，我们假设缺氧早期毛细血管内皮细胞受损，细胞间的Cx43通道增加并传递促凋亡、坏死信号，内皮细胞大量凋亡坏死，导致周细胞与内皮细胞脱离，继而周细胞增殖并向肌成纤维细胞转分化。本项目将建立IRI和UUO诱导的肾间质纤维化模型，采用选择性内皮细胞和周细胞Cx43基因敲除小鼠以及Cx43模拟多肽等，探讨Cx43参与毛细血管稀疏、周细胞增殖和转分化的具体机制，证实Cx43通过介导周细胞-内皮细胞脱离而调控肾间质纤维化的假说，为临床肾间质纤维化的早期干预提供新策略。

研究背景和研究目的.肾间质纤维化（renal interstitial fibrosis, RIF）是由多种原因引起的细胞外基质在肾间质内过度沉积和间质成纤维细胞增生的一种病理现象，是各种慢性肾脏病（chronic kidney diseases, CKD）进展至终末期肾病（end stage renal diseases, ESRD）的主要病理生理基础。该过程一旦发生难以逆转，因此，理清RIF发生发展的脉络，寻找有效的防治靶点，是肾脏病研究领域亟待攻克的科学难题。肾小管上皮细胞的损伤是RIF的重要原因之一，因此干预肾小管受损和炎症细胞聚集是延缓RIF的重要环节。研究发现肾小管上皮细胞损伤后会表达多种细胞连接通道蛋白，而该类蛋白中连接蛋白43（connexin43, Cx43）是目前发现的连接蛋白家族中表达最广泛、最普遍的成员。本研究中，重点探讨了肾小管上皮细胞Cx43对单侧输尿管梗阻（unilateral ureteral obstruction, UUO）诱导的RIF的影响及可能机制。.主要研究内容.通过多组学分析、基因工程小鼠等研究方法，探索了Cx43在梗阻性肾病中的作用和意义。.重要结果.肾小管上皮细胞Cx43的表达在梗阻性肾病进展中发挥着重要作用，抑制或敲除肾小管上皮细胞Cx43的表达可以显著减轻UUO诱导的RIF并减轻肾损伤；研究发现该保护效应与肾小管上皮细胞Cx43调节ATP释放介导巨噬细胞焦亡有关；临床梗阻性肾病患者肾脏活检切片中也可以检测到肾小管上皮细胞中Cx43的表达和管周细胞焦亡， Cx43阳性和gasdermin D(GSDMD)高表达分别是梗阻肾患者肾功能降低的独立危险因素；巨噬细胞焦亡促进RIF的机制与巨噬细胞焦亡后释放CXCL 10激活成纤维细胞相关。.科学意义.本研究证实了肾小管上皮细胞Cx43通过ATP调控巨噬细胞焦亡，影响慢性肾脏病的进展，为临床延缓慢性肾脏病及梗阻性肾病的治疗提供了新思路和新靶点。