干预外泌体有望治疗致命性肾脏疾病？科学家发现外泌体参与了肾病蛋白质的外化途径

近日，科学家确定了肾病发病的关键罪魁祸首之一 —— 纳米大小的“运载体”（即外泌体）将肾损伤酶转移到肾细胞外，从而在肾的表面形成瘢痕损伤。

由诺丁汉特伦特大学的一个研究团队领衔，并由英国肾脏研究所资助的这项研究可能会研发出一种新的治疗方法，希望试图阻断这些直径约100纳米左右的微小的囊泡，有可能阻止一些致命肾脏疾病的进展。

肾脏瘢痕的形成或肾脏“纤维化”是肾病的主要原因，并且由包括糖尿病、自身免疫疾病和高血压在内的因素引起，病人需要经常使用药物并且容易被感染。

由于肥胖和社会老龄化水平的不断提高，肾脏疾病每年需要英国国民健康保险支出15亿英镑，并且被认为越来越普遍。目前对于肾脏瘢痕损伤没有治愈方法，只能通过透析或肾移植进行治疗。

作为研究的一部分，研究人员探索了谷氨酰胺转移酶-2（TG2）是如何介导肾脏瘢痕形成的，是如何从细胞中转运出来进行破坏性作用的。

研究人员开发了一种新的方法来检测模拟疾病状态下的所有TG2相关蛋白。研究人员能够确定TG2如何离开肾细胞并与交联蛋白质如胶原蛋白和纤连蛋白发生作用，导致肾脏的纤维化。

在疾病模型中获得这些发现后，研究团队筛查了肾脏疾病患者的尿液，结果显示被称为外泌体的小囊泡中携带有TG2。

这项研究在美国肾脏病学会杂志（Journal of the American Society of Nephrology，影响因子8.966）上发表，同时谢菲尔德大学肾脏研究所也有参与，并由英国肾脏研究所资助。

“这是肾病发展的主要标志。”诺丁汉特伦特大学科学与技术学院转氨酶研究团队首席科学家Elisabetta Verderio Edwards博士说。

她补充说：“为了发挥纤维化的作用，TG2需要到达细胞外形成纤维化的正确位置。我们知道TG2是不会单独穿梭到细胞外的。我们现在需要考虑如何在发生致命肾脏问题之前将这些小囊泡作为控制或中断纤维化的手段。我们也可以将这些小囊泡中的TG2作为早期诊断疾病的一种方式。我们发现的越多，能够介入的途径越多。”

英国肾脏研究中心主任Elaine Davies表示：“肾脏衰竭危及生命，当肾脏出现结构不可逆转的瘢痕形成，不能正常发挥功能时，就会导致肾衰竭。如果能够找到这种现象的生物机制，就能帮助我们建立对肾脏瘢痕的理解，并将帮助我们找到肾瘢痕发生改变的临界点，即可逆转到不可逆转的平衡点。”

谢菲尔德大学肾脏学教授、肾脏疾病国际专家Tim Johnson说：“这是诺丁汉特伦特大学与谢菲尔德肾脏研究所25年合作研究的最新成果，确定了在进行性肾纤维化中TG2的作用性质。”

该论文摘要：

肾小管上皮细胞（TECs）向周围间质会分泌转谷氨酰胺转移酶-2（TG2）从而改变细胞外稳态平衡，导致纤维膜扩张。尽管细胞外的TG2的沉默能够改善了慢性肾病动物模型中的进行性肾瘢痕的形成，但TG2从肾小管上皮细胞分泌并导致疾病进展的途径尚未阐明。在这项研究中，研究人员开发了一种全蛋白质组学方法，用TG2基因敲除的肾组织作为阴性对照，鉴定肾脏受到单侧输尿管梗阻（UUO）中TG2分泌后的TG2结合伴侣。研究人员通过SWATH质谱法检测，鉴定了纤维化肾脏中TG2的膜相互作用蛋白组，与单侧输尿管梗阻后的全部蛋白质组相比较，并进行稳定且无偏差的分析。蛋白质组数据已存入ProteomeXchange数据库，编号为PXD008173。 TG2相互作用组中的外泌体蛋白质簇支持了TG2在纤维化进展期间被细胞外膜囊泡分泌到细胞外的假说。在已建立的TEC细胞系中，研究人员在外泌体及其质膜起源（微泡/胞内体）的囊泡中发现TG2，并且TGF-β1能够刺激TG2分泌。多配体聚糖-4（SDC4）的敲除极大地削弱了TG2的外泌体分泌途径。 TG2与来自外泌体裂解液中的SDC4能够共沉淀，但不与其他细胞外颗粒中的SDC4共沉淀。原代TEC的质膜上对TG2进行体外EGFP标记，TG2会在突出和回缩的质膜球形囊泡中集聚，并且SDC4敲除会抑制质膜囊泡的形成，从而影响TG2释放。通过这种体内和体外联合的方法，研究人员阐述了在慢性肾病中肾小管上皮细胞分泌TG2的途径。

参考文献：

1.  Furini G, Schroeder N, Huang L, Boocock D, Scarpellini A, Coveney C, Tonoli E, Ramaswamy R, Ball G, Verderio C, Johnson TS, Verderio EAM. (2018) Proteomic Profiling Reveals the Transglutaminase-2 Externalization Pathway in Kidneys after Unilateral Ureteric Obstruction. J Am Soc Nephrol 29(3):880-905.

2.  https://www.ntu.ac.uk/about-us/news/news-articles/2018/03/microscopic-shuttles-transport-enzyme-from-cells-to-trigger-onset-of-kidney-disease,-study-shows

编辑：土豆

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