导读
急性肾损伤(AKI)是一种严重的临床并发症，具有较高的发病率和死亡率。尽管在了解AKI的机制方面取得了实质性进展，但目前还没有有效的治疗或预防方法。我们先前发现G蛋白偶联受体(GPCR)家族成员游离脂肪酸受体4(FFAR4)激动剂TUG891可以减轻AKI小鼠的肾功能障碍和肾小管损伤。然而，FFAR4在肾脏中的多功能作用还没有得到很好的描述。在本研究中，FFAR4在顺铂诱导的AKI小鼠肾小管上皮细胞(TECs)、盲肠结扎/穿孔小鼠肾小管上皮细胞(TECs)和脑缺血再灌注损伤小鼠肾小管上皮细胞(TECs)中的表达分别异常降低。系统性和条件性TEC特异性敲除FFAR4加重了肾功能和病理损害，而TUG-891激活FFAR4则减轻了顺铂诱导的AKI小鼠的疾病严重程度。值得注意的是，FFAR4作为一个关键的决定因素，首次被发现在急性肾损伤小鼠和肾小管上皮细胞中调节细胞衰老，表现为衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-GAL)活性、标志蛋白P53、p21、层粘连蛋白B1、组蛋白H_2A.X、磷酸化Rb表达和分泌表型IL-6水平。在机制上，FFAR4的药理激活和过表达逆转了衰老相关的SirT3蛋白的减少，其中FFAR4通过Gq亚单位介导的CaMKKAMPKβ/AMPK信号调节SirT3的表达，从而发挥抗衰老作用。这些发现强调了FFAR4通过AMPK/SirT3信号在细胞衰老中的最初作用，并确认FFAR4是一个潜在的抗AKI药物靶点。
论文ID
题目：FFAR4 improves the senescence of tubular epithelial cells by AMPK/SirT3 signaling in acute kidney injury
译名：FFAR4通过AMPK/SirT3信号通路改善急性肾损伤肾小管上皮细胞衰老
期刊：Signal Transduction and Targeted Therapy
IF：38.104
发表时间：2022.11.30
通讯作者单位:四川大学
DOI号：https://doi.org/10.1038/s41392-022-01254-x
主要内容
AKI是一种具有高发病率和死亡率的潜在威胁生命的疾病，其特征是尿量减少，血清肌酐显著上升，或两者兼而有之。10%-15%的住院患者发生AKI，其发生率在重症监护病房患者中超过50%。AKI的主要临床原因包括脓毒症、肾毒性药物、缺血再灌注损伤。约20%的AKI病例与接触肾毒性药物有关。顺铂是一种治疗各种肿瘤的有效化疗药物，如卵巢癌、睾丸癌、宫颈癌和膀胱癌。然而，顺铂也因对正常器官和组织，特别是肾脏的不良影响而臭名昭著，限制了其使用和疗效。顺铂在肾脏的近端肾小管上皮细胞中大量积聚(大约是血液中的5倍)，引起炎症、损伤和肾小管细胞死亡，这是决定AKI的关键因素。
GPCRs是一个参与多种生物过程的蛋白质大家族，已在制药行业成功开发，市场占有率为20%-30%。在目前的工作中，我们发现GPCR成员FFAR4在受损肾脏的肾小管上皮细胞中表达异常减少。在AKI小鼠中，FFAR4的激活减轻了肾功能障碍和病理损害，而全身和tec特异性敲除FFAR4则加重了疾病的严重程度。这些结果强调FFAR4是AKI的一个潜在靶点。
激动剂TUG891激活FFAR4可减轻小鼠急性肾损伤(AKI)
目前的研究首次证明FFAR4是急性肾损伤小鼠和TEC细胞衰老的关键决定因素，SA-β-GAL的活性，生物标记物P53，p21，Lamin B1，ɣH2A.X，磷酸化Rb的变化，以及分泌表型IL-6的表达表明FFAR4是细胞衰老的关键决定因素。FFAR4对肾小管上皮细胞衰老的调控是本研究的新发现。我们的结果表明，在顺铂治疗的急性肾损伤小鼠和肾小管上皮细胞中，肾小管上皮细胞FFAR4的抗衰老作用是通过Gq亚单位介导的CaMKKAMPKβ/AMPK信号调节衰老相关的SirT3，这可能是急性肾损伤的一种新的发病机制。
衰老，意思是“衰老”或“老化”，是一个用来描述不可逆转的细胞周期停滞的术语。细胞衰老可分为端粒缩短引起的生理性衰老(复制性衰老)和外界刺激加速衰老(早衰)。加速衰老在癌症、骨关节疾病和代谢综合征等疾病中扮演着重要且未被探索的角色。目前，细胞衰老被认为是AKI的重要病理生理改变，而AKI后细胞衰老的主要决定因素取决于损伤的程度。现有证据表明，TECs参与了实验性AKI的横纹肌溶解、缺血再灌注损伤和顺铂诱导的细胞衰老。然而，还没有研究表明顺铂诱导的AKI中有衰老细胞积聚。本研究使用多种方法来证实在受损的肾脏和TEC中存在加速衰老。
FFAR4缺乏加重了顺铂诱导的小鼠急性KI
目前，用于检测衰老的主要标记物包括SA-β-GAL、细胞周期相关的p53、p16、p21、γ损伤相关的DNA H_2A.X、核形态标记物Lamin B1以及SASP组分IL-6。我们的结果表明，顺铂诱导的AKI中p21和P53的表达明显升高，而磷酸化的Rb表达降低。值得注意的是，p16是另一个关键的衰老生物标志物。而顺铂诱导的TECs和AKI小鼠肾脏中p16的表达无明显变化。许多研究表明，外在刺激可导致DNA损伤，直接激活P53及其下游转录靶标p21，进而诱导Rb去磷酸化，导致细胞周期停滞。除了p53-p21信号外，p16-Rb通路也参与细胞衰老。有观点认为，p21在进入早期衰老时被激活，而p16在后期被激活，这可能是顺铂诱导的肾损伤急性期p16表达不变的部分原因。
Sirt是NAD+依赖酶家族的成员之一，哺乳动物Sirt由7个成员(SirT1-7)组成，它们都是众所周知的长寿蛋白。SIRT3定位于线粒体或细胞核，可能在衰老以及与衰老相关的疾病中发挥调节作用。尽管SirT3在衰老过程中的机制仍然是多方面的，但SirT3/ROS/P53途径已经被广泛接受和研究。目前，线粒体被认为是ROS的主要来源，SirT3可通过去乙酰化超氧化物歧化酶2(SOD2)，进一步下调P53/p21/Rb信号通路，从而减少ROS的产生。在目前的研究中，我们观察到顺铂降低了损伤肾脏和TECs中SirT3的表达，而FFAR4的激活恢复了顺铂诱导的SirT3的减少。因此，我们推测FFAR4可能促进SirT3的表达，从而改善顺铂诱导的AKI细胞衰老。本研究的结果支持我们的假设，即沉默SirT3逆转了TUG891的抗衰老作用，并且SirT3过表达部分抵消了FFAR4沉默介导的肾小管细胞衰老的加剧。
FFAR4缺乏加重了顺铂诱导的AKI小鼠细胞衰老
值得强调的是，以往的研究对细胞衰老与AKI的关系存在相反的研究。一方面，一项关于IRI诱导的AKI的研究得出结论，细胞周期停滞可能是AKI后的一种保护机制，p21(-/-)小鼠更容易受到缺血诱导的急性肾功能衰竭的影响。另一方面，在上述研究之后，越来越多的研究转向支持细胞衰老加剧AKI的结论。具体地说，细胞衰老调节因子p16的缺失被认为可以减轻细胞衰老和横纹肌溶解(RM)引起的AKI，而骨钙醇也被报道通过减轻衰老和有丝分裂来减轻造影剂诱导的AKI。此外，通过脂肪酶A4抑制肾小管上皮细胞的衰老来恢复脓毒症所致AKI模型大鼠的肾功能，还有一项研究报道了吸入富氢气雾剂通过抑制衰老、细胞凋亡等来保护败血症AKI小鼠模型的肾脏功能。尽管先前的研究仍然存在争议，但最近的一项综述得出的结论是，新的证据表明，衰老有助于AKI的进展，抑制衰老可以促进肾脏恢复。根据我们在顺铂、IRI和CLP诱导的小鼠模型中的数据，我们还认为细胞衰老与促进AKI的进展有关。此外，我们还设立了雷帕霉素治疗组作为抗细胞衰老的阳性对照组，实验数据表明，雷帕霉素抑制细胞衰老可以减轻顺铂所致的肾脏损伤和功能障碍。因此，我们可以推测，抑制衰老可以减轻AKI。我们认为，将会有更多关于AKI与细胞衰老的研究，细胞衰老在AKI发生发展中的作用将变得更加清楚。
总结
总之，我们的研究强调了FFAR4在顺铂诱导的AKI中通过AMPK/SirT3信号通路调节细胞衰老，这为FFAR4可能是治疗AKI的一个有希望的靶点提供了强有力的证据。
原文链接
https://doi.org/10.1038/s41392-022-01254-x
转自：“生物医学科研之家”微信公众号
如有侵权，请联系本站删除！
