东京工业大学和庆应义塾大学的研究人员发现,粘附G蛋白偶联受体F5(ADGRF5)的缺失导致肾小球内皮细胞中的基因表达发生显著变化,破坏了肾小球滤过屏障的结构和功能。他们的研究采用小鼠和人类细胞的基因敲除和敲低技术,阐明了ADGRF5在屏障维护中的关键作用,并提出了肾小球疾病的潜在治疗方法。
肾小球是肾脏的基本过滤单位,是一个由毛细血管组成的复杂网络——这些细小的血管在维持对如蛋白质等大分子物质的不可渗透性的同时,调节离子、水和代谢产物的运动。这个选择性通透的毛细血管壁被称为肾小球滤过屏障(GFB),主要由肾小球内皮细胞(GEnCs)、肾小球基底膜和足细胞三部分组成。GEnCs排列在毛细血管壁的内表面,并被一层薄薄的糖蛋白和其他碳水化合物基团所覆盖。
粘附G蛋白偶联受体F5(ADGRF5)是一种在GEnCs中表达的跨膜细胞受体,参与影响GFB的完整性,可能在其结构和功能维护中发挥作用。为了阐明ADGRF5在维持GFB完整性中的确切作用,东京工业大学(Tokyo Tech)和庆应义塾大学的科学家合作开展了一项研究。他们的研究成果于2024年6月6日发表在《美国肾脏病学会杂志》上。
该研究团队由东京工业大学生命科学与技术学院副教授野村宣博和庆应义塾大学医学部解剖学系教授长濑美喜领导,他们在小鼠和人类原代GEnCs中进行了一系列基因敲除和敲低实验,以研究ADGRF5在维持GFB中的具体作用及其潜在机制。
野村博士解释了这项研究的动机:“在使用Nephroseq v5数据库分析肾脏基因表达谱时,我们观察到糖尿病肾病患者肾小球中ADGRF5 mRNA的表达减少。此外,肾小球ADGRF5表达与估算的肾小球滤过率之间存在正相关。”
最初,研究人员观察到ADGRF5在排列在肾小球毛细血管壁的内皮细胞中的特异性表达。在ADGRF5基因敲除的小鼠中,GFB受到形态异常的影响,如肾小球基底膜的分裂和增厚以及GEnC的脱离。GFB的整体完整性受到严重影响,导致蛋白尿——即尿液中出现白蛋白蛋白质。
此外,分别在小鼠和人类原代GEnCs中删除和敲低ADGRF5基因后,发现维持GFB完整性的关键基因表达发生变化。具体而言,ADGRF5的敲除/敲低显著下调了构成GFB并影响GFB通透选择性的IV型胶原(Col4a3和Col4a4)。此外,还发现机械敏感的转录因子Krüppel样因子2(KLF2),该因子调节内皮细胞功能,被上调。
综上所述,他们的发现强调了ADGRF5在维持GFB完整性中的关键功能。野村博士强调了这项研究工作的潜在影响:“这项研究揭示了一种维持GFB的新机制。对ADGRF5作用的认识有助于理解肾小球疾病,并为未来的研究发展做出重要贡献。”
解锁ADGRF5受体的新功能有望在治疗肾小球滤过屏障功能障碍(尤其是蛋白尿)方面取得开创性的治疗突破。