钙调神经磷酸酶抑制剂诱发高血压的分子机制研究

Calcineurin inhibitors (CNI) are immunosuppressive drugs that commonly cause hypertension, but the mechanisms are still unclear. Recent studies have shown that CNI could cause hypertension by activating the Na-Cl cotransporter (NCC) in the distal convoluted tubule (DCT) of kidney. We have recently confirmed that the basolateral Kir4.1 is involved in mediating the effects of a variety of diets or hormones on NCC in the DCT. Thus, we hypothesize that the activation of Kir4.1 may be required for CNI-induced stimulation of NCC activity. Preliminary results indicated that CNI significantly increased whole-cell K+ currents and hyperpolarized DCT cell membrane. In addition, the deletion of Kir4.1 partially abolished the activation of NCC induced by CNI. Next, we will use patch clamp technique to analyze the effect of CNI on the basolateral K+ channel in the DCT. The role of Kir4.1 and related signaling pathways in CNI-induced NCC activation and hypertension will be further clarified by using blood pressure monitoring, renal clearance and Western Blot in kidney-specific Kir4.1 knockout mice. The aim of this study is to explore the key molecular mechanisms of CNI-induced hypertension, thereby providing important guidance and help for the clinical practice of immunosuppressive drugs in patients after transplantation.

钙调神经磷酸酶抑制剂（CNI）是临床常用的免疫抑制剂，其副作用通常引起高血压，然而其机制尚不清楚。近来研究表明CNI可通过激活肾远曲小管（DCT）钠-氯同向转运体（NCC）从而诱发高血压。我们最近证实DCT管周膜Kir4.1参与介导膳食或激素诱导的NCC活性调节。据此我们提出假设：CNI诱导的NCC活化可能需要Kir4.1的激活。前期结果表明CNI可显著增加DCT全细胞钾电流并超极化细胞膜。此外，Kir4.1缺失部分消除了CNI引起的NCC功能上调。接下来，我们将采用膜片钳技术全面分析CNI对DCT管周膜钾通道活性的影响；利用肾脏特异性Kir4.1敲除小鼠，结合血压监测、肾脏清除率、免疫印迹等技术进一步阐明Kir4.1及相关信号通路在CNI诱导的NCC活化和高血压中的确切作用。本次研究旨在探讨CNI引起高血压的关键分子机制，为器官移植患者免疫抑制药物的干预治疗提供重要的指导与帮助。

环孢菌素A（Cyclosporin A, CsA）是临床常用的免疫抑制剂，其副作用通常引起高血压，然而其机制尚不清楚。最近研究表明，CsA可通过激活肾远曲小管（DCT）钠-氯同向转运体（NCC）从而诱发高血压。我们近来证实DCT管周膜Kir4.1参与介导膳食或激素诱导的NCC活性调节。本次研究中，我们检测CsA诱导的NCC活化是否需要Kir4.1的激活。我们通过应用电生理学技术、肾清除率技术以及免疫印迹技术检测急性（腹腔注射2小时）或慢性（皮下缓释14天）CsA处理后野生型小鼠及肾脏特异性Kir4.1敲除小鼠DCT管周膜侧钾通道活性、全细胞钾电流、细胞膜电位、NCC蛋白表达/活性、尿钠/尿钾排泄量以及血钠/血钾浓度等。单通道膜片钳实验证实,急性外源性添加CsA能够显著刺激野生型小鼠DCT管周膜40-pS钾通道（Kir4.1/Kir5.1）活性，并且洗脱后通道活性基本恢复正常。给予野生型小鼠CsA腹腔注射2小时后，DCT全细胞钾电流明显增加，细胞膜电位呈现超极化状态，同时伴随NCC和磷酸化NCC蛋白表达水平的上调。然而，这一现象在肾脏特异性Kir4.1敲除小鼠身上并未见到，Kir4.1的缺失完全阻断了急性CsA处理引起的DCT管周膜钾通道活性增加以及NCC表达上调。接下来，我们通过皮下植入渗透压缓释泵分别给予野生型和肾脏特异性Kir4.1敲除小鼠CsA处理14天。同样，我们发现长期给予CsA处理能够上调野生型小鼠DCT管周膜钾通道以及NCC活性。然而，敲除Kir4.1完全消除了这一现象。以上结果有力地提示Kir4.1参与CsA诱导的NCC活性上调。最后，我们分别检测了野生型小鼠和肾脏特异性Kir4.1敲除小鼠分别CsA处理14天后的24小时尿钠/尿钾排泄以及血钠/血钾浓度。结果表明，长期给予CsA处理能够显著减少野生型小鼠24小时尿钠及尿钾排泄水平，并且血钾水平有明显上调。然而，这一现象在肾脏特异性Kir4.1敲除小鼠身上并未出现。我们得出结论：肾脏DCT钾通道Kir4.1参与了CsA诱导的NCC活性上调，而这一通路可能对于环孢菌素A引起的高血钾性高血压来说至关重要。本项研究深入揭示了CNI引起Na+、K+潴留的关键分子机制，为器官移植患者后续免疫抑制药物的干预治疗提供重要的指导和帮助。