文獻(xiàn)解讀：外泌體介導(dǎo)的OPN-CD44信號軸的激活受β-catenin信號控制

2022年3月，南方醫(yī)科大學(xué)周麗麗教授團(tuán)隊在外泌體領(lǐng)域頂刊Journal of Extracellular Vesicles(IF=25.841)上發(fā)表了題為β-catenin-controlled tubular cell-derived exosomes play a key role in fibroblast activation via the OPN-CD44 axis的最近更新的成果。該研究發(fā)現(xiàn)外泌體介導(dǎo)的OPN-CD44信號軸的激活受β-catenin信號控制，并在腎纖維化過程中起關(guān)鍵作用。
 

⭐ 研究背景
腎臟纖維化是各種慢性腎臟病進(jìn)展至終末期腎臟病的共同病理特征，腎小管上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞是腎纖維化的主要參與者。最近的研究發(fā)現(xiàn)它們之間的信息傳遞可能由功能性蛋白和基因載體—外泌體介導(dǎo)^[1]，但其詳細(xì)機(jī)制尚不明確。外泌體是一種脂質(zhì)雙層囊泡，通過分泌和內(nèi)吞作用，攜帶各種生物分子，并運輸?shù)窖�液、尿液甚至母乳中�?/span>

骨橋蛋白(OPN)是一種細(xì)胞外基質(zhì)糖磷蛋白，通過與其受體CD44和整合素β3結(jié)合，介導(dǎo)細(xì)胞粘附、增殖、侵襲和凋亡，并在組織纖維化過程中發(fā)揮作用^[2,3]。在疾病狀態(tài)下，全長OPN通常被切割成一個N端片段（~50 kDa）和兩個C端片段（~18 kDa和~16 kDa）。N-OPN（N端片段）可能是引發(fā)一系列病理變化的主要OPN的活性形式。然而N-OPN在腎損傷中的作用尚未見報道。

⭐ 技術(shù)路線

⭐ 研究結(jié)果

為探究β-catenin在腎纖維化中是否調(diào)控外泌體OPN/CD44信號軸，研究人員使用Cre-LoxP系統(tǒng)構(gòu)建腎小管特異性β-catenin基因敲除小鼠（本實驗所用腎小管特異性β-catenin基因敲除小鼠模型由賽業(yè)生物提供）。我們構(gòu)建腎纖維化UUO模型，并運用WB，免疫熒光，免疫組化，轉(zhuǎn)錄組測序，提取外泌體等多種方法證實敲除β-catenin后可減輕腎纖維化，β-catenin是外泌體OPN/CD44信號軸強(qiáng)有力的主控器。

圖1 通過敲除β-catenin阻斷外泌體OPN/CD44信號軸傳導(dǎo)來減輕腎纖維化^[5]

此外，為探究OPN的受體CD44在腎纖維化中的作用，研究人員構(gòu)建了CD44全敲小鼠（CD44-/-）（本實驗所用CD44基因敲除小鼠模型由賽業(yè)生物提供）。我們建立UIRI模型（一種CKD模型），免疫組化和Western blot實驗均證實CD44的成功敲除。為明確CD44在腎纖維化中的作用，我們使用生化分析儀測定腎功能，并運用免疫熒光、MASSON染色、Western blot和轉(zhuǎn)錄組測序等實驗證實在UIRI模型中敲除CD44可減輕腎纖維化。

圖2 敲除CD44減輕腎臟纖維化 ^[5]

研究團(tuán)隊在先前的研究當(dāng)中發(fā)現(xiàn)腎小管衍生的外泌體可通過其內(nèi)的Shh信號誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞活化并導(dǎo)致腎纖維化^[4]。本研究中繼續(xù)探究了腎小管來源的外泌體在腎纖維化中的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)腎小管細(xì)胞衍生的外泌體OPN通過CD44信號傳導(dǎo)在促進(jìn)腎纖維化中起核心作用。
 

圖3 腎小管分泌的外泌體OPN在促進(jìn)腎纖維化中起核心作用^[5]

⭐ 總結(jié)
該研究結(jié)合腎小管特異性β-catenin基因敲除小鼠和CD44基因敲除小鼠，首次揭示了β-catenin在腎纖維化中外泌體OPN的調(diào)控機(jī)制。β-catenin是腎小管細(xì)胞和成纖維細(xì)胞信息交流的主控器，它促進(jìn)受損腎小管細(xì)胞中的外泌體分泌和OPN表達(dá)。OPN被包裹在腎管狀細(xì)胞衍生的外泌體中，然后轉(zhuǎn)移到間質(zhì)成纖維細(xì)胞并通過與其受體CD44結(jié)合誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞活化，尿液中的N-OPN可作為CKD進(jìn)展和腎纖維化的指示標(biāo)志物。
 

圖4 外泌體OPN/CD44軸調(diào)節(jié)腎纖維化的潛在機(jī)制示意圖^[5]

⭐ 參考文獻(xiàn)：
1. Guan, H.,et al. 2020. Injured tubular epithelial cells activate fibroblasts to promote kidney fibrosis through miR-150-containing exosomes. Experimental Cell Research.

2. Bai, G., et al. 2020. Stimulation of THP-1 Macrophages with LPS Increased the Production of Osteopontin-Encapsulating Exosome. Int J Mol Sci.

3. Kaleta, B. 2019. The role of osteopontin in kidney diseases. Inflamm Res.

4. Liu X, et al. 2020. Tubule-derived exosomes play a central role in fibroblast activation and kidney fibrosis. Kidney Int.

5. Shuangqin Chen,et al. 2022. β-catenin-controlled tubular cell-derived exosomes play a key role in fibroblast activation via the OPN-CD44 axis. Journal of Extracellular Vesicles.