プロレニン受容体はAMPK/SIRT-1/PGC-1α経路を介してミトコンドリアの生合成と機能を抑制する

Pro-renin receptor suppresses mitochondrial biogenesis and function via AMPK/SIRT-1/ PGC-1α pathway in diabetic kidney.

• Safia Akhtar
• Helmy M Siragy

抄録

ミトコンドリアの生合成・機能異常は、糖尿病を含む複数の疾患と関連しています。最近、我々は、ミトコンドリアの制御異常には、腎(Pro)レニン受容体(PRR)が関与していることを明らかにしました。我々は、PRRがPGC-1α/AMPK/SIRT-1シグナル伝達経路を介して糖尿病腎のミトコンドリアの生合成と機能低下に寄与していると仮説を立てた。C57BL/6マウスおよびマウス腎中隔膜細胞（mRMCs）を用いてin vivoおよびin vitro試験を行った。コントロールおよびストレプトゾトシン誘発糖尿病マウスにスクランブルまたはPRR shRNAを注射し、8週間追跡した。糖尿病マウスの腎臓ではPRRのmRNAの発現が44％、タンパク質の発現が39％増加し（P＜0.05）、高グルコースに曝露されたmRMCでは対照と比較してそれぞれ43％、61％増加した。これらの結果は、糖尿病マウスの腎臓ではPGC-1α（67％、75％）、核呼吸因子（NRF-1、48％、53％）、ミトコンドリア転写因子A（mtTFA、56％、40％）、ミトコンドリアDNAコピー数75％（いずれも、P<0.05）、高グルコースに曝露したmRMCではATP産生がそれぞれ54％減少していた。糖尿病マウスおよびmRMCsでPRRをノックダウンすると、非糖尿病コントロールマウスと比較して、PRRのmRNAおよびタンパク質発現が減衰するだけでなく、PGC-1α、NRF-1、mtTFA、ミトコンドリアDNAコピー数、ATP産生のmRNAおよびタンパク質発現が正常化された。また、AMPK 阻害剤である化合物 C、SIRT-1 阻害剤である EX-527 を単独または PRR siRNA と併用すると、高グルコースに曝露した mRMC において、PGC-1α、NRF-1、mtTFA の mRNA 発現、ATP 産生が著しく減少した。以上の結果から、PRR は AMPK/SIRT-1/PGC-1αシグナル伝達経路の低下を介して、糖尿病性腎臓病におけるミトコンドリアの生合成と機能低下に寄与していることが明らかになった。

Abnormal mitochondrial biogenesis and function has been linked to multiple diseases including diabetes. Recently, we demonstrated the role of renal (Pro)renin receptor (PRR) in the dysregulation of mitochondria. We hypothesized that PRR contributes to the reduction of mitochondrial biogenesis and function in diabetic kidney via PGC-1α/AMPK/SIRT-1 signaling pathway. In vivo and in vitro studies were conducted in C57BL/6 mouse and mouse renal mesangial cells (mRMCs). Control and streptozotocin-induced diabetic mice were injected with scramble or PRR shRNA and followed for a period of eight weeks. PRR mRNA and protein expression increased by 44% and 39% respectively (P<0.05) in kidneys of diabetic mice, and in mRMCs exposed to high glucose by 43 and 61% respectively compared to their respective controls. These results were accompanied by reduced mRNA and protein expressions of PGC-1α (67% and 75%), nuclear respiratory factors (NRF-1, 48% and 53%), mitochondrial transcriptional factor A (mtTFA, 56% and 40%), mitochondrial DNA copy number by 75% (all, P<0.05), and ATP production by 54%, respectively in diabetic kidneys and in mRMCs exposed to high glucose. Compared to non-diabetic control mice, PRR knockdown in diabetic mice and in mRMCs, not only attenuated the PRR mRNA and protein expression but also normalized mRNA and protein expressions of PGC-1α, NRF-1, mtTFA, mitochondrial DNA copy number, and ATP production. Treatment with AMPK inhibitor, Compound C, or SIRT-1 inhibitor, EX-527, alone, or combined with PRR siRNA caused marked reduction of mRNA expression of PGC-1α, NRF-1 and mtTFA, and ATP production in mRMCs exposed to high glucose. In conclusion, our study demonstrated the contribution of the PRR to the reduction of mitochondrial biogenesis and function in diabetic kidney disease via decreasing AMPK/SIRT-1/ PGC-1α signaling pathway.