インテグリン(α)vbeta3/焦点接着キナーゼ(FAK)/ホスファチジルイノシトール3-キナーゼ(PI3K)/タンパク質キナーゼB-セリン/スレオニンキナーゼ(AKT)シグナル伝達経路を利用した細胞生存における細胞外マトリックス腎尿細管間質性腎炎抗原(TINag)の役割

Role of extracellular matrix renal tubulo-interstitial nephritis antigen (TINag) in cell survival utilizing integrin (alpha)vbeta3/focal adhesion kinase (FAK)/phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/protein kinase B-serine/threonine kinase (AKT) signaling pathway.

• Ping Xie
• Vinay K Kondeti
• Sun Lin
• Yoshisuke Haruna
• Kirtee Raparia
• Yashpal S Kanwar

抄録

尿細管間質性腎炎抗原（TINag）は、尿細管の基底膜に発現する細胞外マトリックスタンパク質です。TINagとネフロシスティン-1遺伝子の複合変異は、細胞生存率の低下を伴う腎不全を引き起こす。ある種の細胞外マトリックスタンパク質は細胞生存率を調節することが知られているため、TINagを欠損したルイスラットがシスプラチン誘発性傷害を受けやすくなっているかどうかを評価するために、研究が開始された。シスプラチンは、親であるウィスター株でTINagが発現している領域において、より高度な尿細管細胞損傷とアポトーシスを誘導した。これは、血清クレアチニンとKim-1 RNAの増加、Bax、p53とその核蓄積、mtDNAの断片化、Bcl-2の減少を伴う。シスプラチンはHK-2細胞の劇症的アポトーシスを誘導し、caspase3/7活性の増加、mtDNA断片化、細胞生存率の低下をもたらした。これらの効果は、TINag基質上に維持された細胞では部分的に逆転した。ファーウエスタン/固相アッセイでは、TINagはインテグリンαvβ3とビトロネクチンに匹敵する結合を確立した。αv-siRNAを用いた細胞のトランスフェクションは、シスプラチン誘発性アポトーシス、チトクロームcとBaxの異常な転座、および細胞生存率の低下を促進した。αv-siRNAは、インテグリン再結合型局所接着キナーゼ(FAK)とp-FAKの発現を低下させ、一方でp53とp-p53の発現を増加させた。同様に、ILKは影響を受けなかったが、p-AKTは減少した。PI3Kの阻害は、同様の有害な細胞効果を有していた。これらの効果は、ＴＩＮａｇ基質上の細胞において改善された。in vivoでは、シスプラチン処理後のルイスラットにおいて、p-FAKおよびpAKTの発現のより高い程度の減少が観察された。これらのin vivoおよびin vitroでの研究は、インテグリンαvβ3およびその下流のエフェクターを利用して適切な尿細管恒常性を維持するための細胞生存におけるTINagの本質的な役割を実証している。

Tubulo-interstitial nephritis antigen (TINag) is an extracellular matrix protein expressed in tubular basement membranes. Combined mutations in TINag and nephrocystin-1 genes lead to nephronophthisis with reduced cell survival. Because certain extracellular matrix proteins are known to modulate cell survival, studies were initiated in Lewis rats lacking TINag to assess if they are more susceptible to cisplatin-induced injury. Cisplatin induced a higher degree of tubular cell damage and apoptosis in regions where TINag is expressed in a parental Wistar strain. This was accompanied by an accentuated increase in serum creatinine and Kim-1 RNA and renal expression of Bax, p53, and its nuclear accumulation, mtDNA fragmentation, and a decrease of Bcl-2. Cisplatin induced fulminant apoptosis of HK-2 cells with increased caspase3/7 activity, mtDNA fragmentation, and a reduced cell survival. These effects were partially reversed in cells maintained on TINag substratum. Far Western/solid phase assays established TINag binding with integrin αvβ3 comparable with vitronectin. Transfection of cells with αv-siRNA accentuated cisplatin-induced apoptosis, aberrant translocation of cytochrome c and Bax, and reduced cell survival. The αv-siRNA decreased expression of integrin-recruited focal adhesion kinase (FAK) and p-FAK, while increasing the expression of p53 and p-p53. Similarly, p-AKT was reduced although ILK was unaffected. Inhibition of PI3K had similar adverse cellular effects. These effects were ameliorated in cells on TINag substratum. In vivo, a higher degree of decrease in the expression of p-FAK and pAKT was observed in Lewis rats following cisplatin treatment. These in vivo and in vitro studies demonstrate an essential role of TINag in cellular survival to maintain proper tubular homeostasis utilizing integrin αvβ3 and downstream effectors.