GsaのアブレーションはCDK2/サイクリンEを介して傷害後の腎尿細管増殖を阻害する

Ablation of Gsa impairs renal tubule proliferation after injury via CDK2/cyclin E.

• Lele Liu
• Yuanjun Deng
• Yang Cai
• Pingfan Lu
• Yiyan Guo
• Chunjiang Zhang
• Qian Li
• Tianjing Zhang
• Min Han
• Gang Xu

抄録

急性腎損傷は世界的に高い罹患率を示し、死亡や慢性腎臓病のリスクを高める。腎損傷後の腎尿細管上皮細胞の再生は、腎修復や急性腎損傷から慢性腎臓病への進行に決定的な要因となる可能性があるが、腎尿細管の異常修復の基礎的なメカニズムは不明なままである。本研究では、腎管上皮細胞再生におけるヘテロ三量体G刺激タンパク質αサブユニット（Gsa）の役割を調べた。腎管上皮特異的Gsaノックアウトマウスを作製し、急性アリストロチン酸腎症（AAN）と片側性虚血再灌流障害（UIRI）という2つのAKIモデルにおいて、腎管上皮細胞再生におけるGsaの本質的な役割を明らかにした。Gsaマウスは、AANおよびUIRI後に野生型マウスに比べて重度の腎障害を発症し、血清クレアチニン値が高く、尿細管壊死が著明であった。さらに重要なことは、Gsaの不活化は、AANモデルではブロモデオキシウリジンの細胞数を減少させ、UIRIモデルではサイクリン依存性キナーゼ2/サイクリンE1の発現を阻害することで、腎尿細管上皮細胞の増殖を阻害したことである。この増殖の減少は、Gsaを標的としたsiRNAを用いてin vitroでさらに支持された。Gsaのダウンレギュレーションは、HK-2およびmIMCD-3細胞における管状上皮細胞の増殖を抑制した。さらに、Gsa のダウンレギュレーションはサイクリン依存性キナーゼ 2/サイクリン E1 の発現を抑制し、これは Raf-MEK-ERK シグナル経路に依存していた。以上のことから、GsaはAKI後の腎修復において尿細管上皮細胞の再生に必要であることが示唆された。Gsa の欠損は Raf-MEK-ERK 経路を阻害して腎尿細管上皮細胞の再生を阻害する。

Acute kidney injury has a high global morbidity associated with an increased risk of death and chronic kidney disease. Renal tubular epithelial cell regeneration following injury may be a decisive factor in renal repair or the progression of acute kidney injury to chronic kidney disease, but the underlying mechanism of abnormal renal tubular repair remains unclear. In the present study, we investigated the role of heterotrimeric G stimulatory protein α-subunit (Gsa) in renal tubular epithelial cell regeneration. We generated renal tubule epithelium-specific Gsa knockout (Gsa) mice to show the essential role of Gsa in renal tubular epithelial cell regeneration in two AKI models: acute aristolochic acid nephropathy (AAN) and unilateral ischemia-reperfusion injury (UIRI). Gsa mice developed more severe renal impairment after AAN and UIRI, higher serum creatinine levels, and more substantial tubular necrosis than wild-type mice. More importantly, Gsa inactivation impaired renal tubular epithelial cell proliferation by reducing bromodeoxyuridine cell numbers in the AAN model and inhibiting cyclin-dependent kinase 2/cyclin E1 expression in the UIRI model. This reduced proliferation was further supported in vitro with Gsa-targeting siRNA. Downregulation of Gsa inhibited tubular epithelial cell proliferation in HK-2 and mIMCD-3 cells. Furthermore, Gsa downregulation inhibited cyclin-dependent kinase 2/cyclin E1 expression, which was dependent on the Raf-MEK-ERK signaling pathway. In conclusion, Gsa is required for tubular epithelial cell regeneration during kidney repair after AKI. Loss of Gsa impairs renal tubular epithelial cell regeneration by blocking the Raf-MEK-ERK pathway.