Nat Commun 丨中大醫(yī)院腎科專家團(tuán)隊(duì)最新研究成果發(fā)表

4月29日，東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院腎臟內(nèi)科王彬教授、張曉良教授和劉必成教授團(tuán)隊(duì)的研究成果“Uromodulin p.His36Tyr promotes macrophage pyroptosis via App-Cd74 signaling to drive renal inflammation in ADTKD”在國(guó)際權(quán)威期刊Nature Communications雜志發(fā)表。該研究系統(tǒng)揭示了Umod突變腎小管上皮細(xì)胞通過(guò)App-Cd74分子通訊誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞焦亡，從而推動(dòng)ADTKD-Umod腎間質(zhì)炎癥和纖維化進(jìn)展的關(guān)鍵機(jī)制。東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院腎臟內(nèi)科王彬教授、張曉良教授和劉必成教授為論文的共同通訊作者，伍倩倩博士、彭思琪博士后和張奕琳博士后為共同第一作者。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目及江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃社會(huì)發(fā)展項(xiàng)目資助。

常染色體顯性小管間質(zhì)性腎病UMOD相關(guān)型（autosomal dominant tubulointerstitial kidney disease caused by UMOD mutations，ADTKD-UMOD）是一類由UMOD基因突變引起的單基因遺傳性腎臟病，主要表現(xiàn)為進(jìn)行性腎功能下降、腎間質(zhì)炎癥浸潤(rùn)和纖維化，并最終可進(jìn)展至終末期腎病。小管間質(zhì)炎癥是ADTKD-UMOD腎臟損傷持續(xù)進(jìn)展的重要環(huán)節(jié)，然而免疫炎癥如何被激活，以及UMOD突變腎小管細(xì)胞如何參與這一過(guò)程并不清楚。

該研究首先從臨床一個(gè)ADTKD家系開(kāi)始，通過(guò)全外顯子測(cè)序及Sanger測(cè)序驗(yàn)證，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)該家系多名受累成員均攜帶同一UMOD基因雜合錯(cuò)義變異c.106C>T（p.His36Tyr）。結(jié)合家系共分離特征、致病性預(yù)測(cè)及保守性分析，依據(jù) ACMG 標(biāo)準(zhǔn)，該變異被判定為可能致病變異（圖1）。

圖1 UMOD p.His36Tyr突變ADTKD家系的發(fā)現(xiàn)

為進(jìn)一步解析UMOD p.His36Tyr突變的致病機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了Umod H36Y/+點(diǎn)突變小鼠模型，該模型表現(xiàn)出腎功能下降、腎囊腫、腎間質(zhì)炎癥、纖維化及突變Umod蛋白異常蓄積等ADTKD-UMOD典型特征。基于該模型，研究團(tuán)隊(duì)整合單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組和空間轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，突變小鼠腎臟中巨噬細(xì)胞顯著增多，并伴隨炎癥活化和焦亡信號(hào)增強(qiáng)，且這些異常信號(hào)主要聚集于病變腎小管周圍。進(jìn)一步體內(nèi)驗(yàn)證顯示，GSDMD-N、NLRP3、Caspase-1、IL-1β和IL-18等焦亡相關(guān)標(biāo)志物在突變腎組織中明顯升高，并主要定位于F4/80陽(yáng)性巨噬細(xì)胞（圖2）。

圖2 ADTKD-UMOD腎臟巨噬細(xì)胞焦亡激活

為了明確巨噬細(xì)胞及其焦亡表型在疾病進(jìn)展中的功能意義，研究團(tuán)隊(duì)首先采用氯膦酸脂質(zhì)體清除Umod H36Y/+小鼠腎臟巨噬細(xì)胞。結(jié)果顯示，巨噬細(xì)胞清除后，腎組織中促炎因子和焦亡相關(guān)蛋白明顯下降。進(jìn)一步地，研究團(tuán)隊(duì)使用經(jīng)典焦亡抑制劑Disulfiram（DSF）對(duì)Umod H36Y/+小鼠進(jìn)行干預(yù)。經(jīng)過(guò)8周治療，尤其在高劑量DSF組中，小鼠腎功能指標(biāo)得到改善，腎間質(zhì)炎癥和纖維化減輕。這提示巨噬細(xì)胞焦亡是推動(dòng)腎間質(zhì)損傷和纖維化進(jìn)展的重要效應(yīng)制（圖3）。

圖3 抑制巨噬細(xì)胞焦亡可減輕Umod H36Y/+小鼠腎臟損傷

該研究發(fā)現(xiàn)，突變mDCT細(xì)胞的條件培養(yǎng)基并不能有效誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞焦亡，而只有在突變mDCT細(xì)胞與巨噬細(xì)胞直接共培養(yǎng)時(shí)，巨噬細(xì)胞才出現(xiàn)明顯的焦亡表型。提示該過(guò)程并非主要由可溶性分泌因子介導(dǎo)，而可能依賴細(xì)胞間直接接觸及配體-受體互作。基于這一線索，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)展細(xì)胞通訊分析，發(fā)現(xiàn)Umod H36Y/+小鼠腎臟中突變腎小管細(xì)胞與巨噬細(xì)胞之間的通訊顯著增強(qiáng)，其中App-Cd74軸尤為突出。App主要在突變腎小管上皮細(xì)胞中上調(diào)，而Cd74主要富集于巨噬細(xì)胞。進(jìn)一步的空間轉(zhuǎn)錄組和組織驗(yàn)證也顯示，App陽(yáng)性腎小管周圍可見(jiàn)Cd74陽(yáng)性巨噬細(xì)胞聚集，支持二者在病變區(qū)域存在密切互作（圖4）。進(jìn)一步的體外功能實(shí)驗(yàn)表明，阻斷App-Cd74互作或降低App/Cd74表達(dá)，可明顯減弱巨噬細(xì)胞NF-κB信號(hào)激活和焦亡反應(yīng)。上述結(jié)果表明，App-Cd74軸介導(dǎo)的異常小管-巨噬細(xì)胞通訊，是Umod突變腎小管細(xì)胞驅(qū)動(dòng)巨噬細(xì)胞焦亡和腎間質(zhì)炎癥放大的關(guān)鍵機(jī)制。

圖4 App-Cd74軸介導(dǎo)突變腎小管細(xì)胞與巨噬細(xì)胞之間的異常通訊

在明確App-Cd74軸在突變腎小管細(xì)胞誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞焦亡中的關(guān)鍵作用后，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步評(píng)估了靶向該通路的體內(nèi)干預(yù)潛力。研究采用App轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)劑ARN2966對(duì)Umod H36Y/+小鼠進(jìn)行連續(xù)8周治療。結(jié)果顯示，ARN2966不僅降低了突變小鼠腎小管上皮細(xì)胞中App的表達(dá)，也同步下調(diào)了腎組織中焦亡相關(guān)因子水平，并顯著減輕腎間質(zhì)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)和纖維化程度，改善腎功能損傷（圖5）。上述結(jié)果提示，靶向App-Cd74介導(dǎo)的異常小管-巨噬細(xì)胞通訊，可有效抑制巨噬細(xì)胞焦亡及其引發(fā)的炎癥放大反應(yīng)，為ADTKD-UMOD的機(jī)制導(dǎo)向治療提供了新的潛在策略。

圖5 ARN2966改善Umod H36Y/+小鼠腎間質(zhì)炎癥和腎功能損傷

該研究從一個(gè)ADTKD家系出發(fā)，鑒定并驗(yàn)證了新的UMOD致病變異p.His36Tyr。通過(guò)多組學(xué)解析及體內(nèi)外功能實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)揭示了ADTKD-UMOD中突變腎小管細(xì)胞驅(qū)動(dòng)腎間質(zhì)炎癥的新機(jī)制：Umod突變誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞App異常上調(diào)，并通過(guò)App-Cd74軸與巨噬細(xì)胞發(fā)生異常通訊，驅(qū)動(dòng)巨噬細(xì)胞焦亡，最終推動(dòng)腎間質(zhì)炎癥、纖維化及腎功能損傷進(jìn)展。該研究將ADTKD-UMOD的機(jī)制認(rèn)識(shí)從既往關(guān)注“突變UMOD蛋白異常蓄積”進(jìn)一步延伸至“突變腎小管細(xì)胞調(diào)控間質(zhì)免疫炎癥”這一層面，明確了巨噬細(xì)胞焦亡在疾病進(jìn)展中的重要作用，并提出App-Cd74軸可作為潛在干預(yù)靶點(diǎn)，深化了對(duì)ADTKD-UMOD炎癥進(jìn)展機(jī)制的理解。（編輯 崔玉艷 校對(duì) 劉敏 編審 程守勤）