Cullin-5参与蛋白尿时肾小球上皮细胞足突分子及骨架相关蛋白代谢更新的机制

蛋白尿不仅是各类肾脏病重要的临床症状，而且也是慢性肾功能衰竭、众多心血管事件的独立危险因素。本研究小组前期的研究表明，CUL5在人及小鼠的肾小球细胞有显著表达，其表达敲低后斑马鱼出现蛋白尿、肾性水肿及肾小球结构等变化，说明CUL5对保持肾小球上皮细胞功能完整性可能具有非常重要的作用。鉴于CUL5是泛素系统E3连接酶的重要组分，我们认为，在肾小球上皮细胞局部，CUL5可能参与某些重要足突分子及细胞骨架相关蛋白的代谢及更新。因此，本研究设计采用培养的小鼠足细胞株MPC5，通过RNAi、过表达、泛素系统抑制剂及CUL5定点突变等方法，分析CUL5表达及活性改变后上皮细胞形态、功能及足突分子、细胞骨架相关蛋白的表达形式、强度、位置等变化，上皮细胞整体蛋白质的更新变化，以最终阐明CUL5参与上述各分子的代谢更新、保持肾小球上皮细胞及滤过膜功能完整的分子机制，为临床蛋白尿病人的治疗提供理论及实验依据。

蛋白尿不仅是各种肾小球疾病极为常见的临床表现，也是导致病情进展为终末期肾病及其他众多心血管事件的主要危险因素。蛋白尿的发生机制较为复杂，迄今尚未明确，但近20年来的研究表明，肾小球滤过屏障功能的异常，特别是肾小球上皮细胞（足细胞）生理功能的异常是导致蛋白尿发生、发展的重要因素。.CUL5（Cullin-5）是足细胞胞内的结构蛋白，我们目前的研究证实，CUL5的正常分布及表达对维系足细胞生理功能具有重要意义，主要表现在以下几个方面：①CUL5在人、小鼠、斑马鱼足细胞有显著表达：CUL5在正常人、小鼠及斑马鱼的肾小球组织及体外培养的足细胞上有显著表达，且与其他已知足细胞特异性分子如Synaptopodin、nephrin等分子高度重叠。②模式动物斑马鱼胚胎早期注射CUL5特异性反义RNA（Morpholino）后可出现水肿、生长发育异常、肾小球结构破坏以及蛋白尿。如果注射非特异性Morpholinos后斑马鱼结构正常，如果同时注射CUL5特异性反义RNA及过表达CUL5的质粒（Rescue实验）则斑马鱼也不出现水肿、生长发育异常、肾小球结构破坏以及蛋白尿。③在体外培养的小鼠足细胞系（MPC5）上，采用特异性siRNA转染降低CUL5的表达后发现，足细胞的形态发生变化，同时，足细胞的部分功能有显著下降。④在体外培养的小鼠足细胞系（MPC5）上，采用过表达全长CUL5 mRNA的逆转录病毒质粒转染后，足细胞的生存时间延长，吞噬、抗损伤等功能有明显恢复。⑤初步观察CUL5足细胞特异性敲除的小鼠，发现有生长发育的迟缓。.上述研究结果表明，CUL5是人、小鼠、斑马鱼肾小球足细胞的重要结构蛋白，其功能对维系足细胞功能密切相关，其表达异常可引起足细胞功能失调，并导致模式动物斑马鱼出现蛋白尿、水肿及肾小球滤过膜的结构及功能异常。