miR-664a-5p通过HIPK2/Calpain1/GSα介导的自噬抑制促进实验性膜性肾病进展

miR-664a-5p promotes experimental membranous nephropathy progression through HIPK2/Calpain1/GSα-mediated autophagy inhibition.

作者信息Zhiming Shan, Zhenchao Zhuang, Peiyao Ren, Li Zhao, Danna Zheng, Wei Chen, Juan Jin
PMID38186203
发布时间2024-02
DOI10.1111/jcmm.18074

实验完整度

包含体外细胞模型(HK-2、足细胞)、体内小鼠MN模型、双荧光素酶报告基因、外泌体转运、功能干预(antagomir、过表达、siRNA、抑制剂)等多层级验证。

主要模型

HK-2细胞 人足细胞 cBSA诱导的MN小鼠模型 HEK293T细胞

重点核对

白蛋白处理浓度100 mg/mL miR-664a-5p antagomir及NC对照 HIPK2 siRNA和过表达载体 自噬抑制剂CQ (20 μM) Calpain抑制剂SJA6017 (100 μM)

摘要

我们之前发现miR-664a-5p在特发性膜性肾病(IMN)患者的尿外泌体中特异性表达。同源域相互作用蛋白激酶2(HIPK2),一种核丝氨酸/苏氨酸激酶,在肾病中发挥重要作用。但是这些因子在MN中的功能及其联系尚不清楚。为了研究miR-664a-5p在MN中的功能和机制,我们检测了miR-664a-5p在HK-2细胞、外泌体、足细胞和肾组织中的表达,以及这些细胞的生长和凋亡、miR-664a-5p与HIPK2 mRNA的结合、相关蛋白水平和自噬。还研究了MN小鼠模型中MN的进展。白蛋白增加了HK-2细胞中miR-664a-5p的含量和凋亡,这被miR-664a-5p antagomir阻断。miR-664a-5p与HIPK2 mRNA的3'UTR结合,导致Calpain1上调、GSα剪切增加和自噬水平抑制。自噬抑制剂CQ阻断miR-664a-5p antagomir、HIPK2过表达、Calpain抑制剂SJA6017对白蛋白介导损伤的保护作用。来自白蛋白处理的HK-2细胞的miR-664a-5p可通过外泌体水平转运至足细胞。来自白蛋白处理的HK-2细胞的外泌体促进MN小鼠的进展,AAV-Anti-miR-664-5p(小鼠同源miRNA)可改善这一情况。白蛋白增加miR-664a-5p水平并引起HIPK2/Calpain1/GSα通路改变,导致肾小管上皮细胞自噬抑制和凋亡上调。miR-664a-5p可通过外泌体水平进入足细胞导致足细胞损伤。靶向抑制miR-664a-5p可减少肾小管细胞和足细胞的凋亡,并可能改善MN进展。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
miR-664a-5p在膜性肾病进展中发挥何种作用及其机制?
核心机制
miR-664a-5p靶向HIPK2 mRNA的3'UTR抑制其表达,导致Calpain1上调、GSα剪切增加,从而抑制自噬,促进肾小管上皮细胞和足细胞凋亡。
主要证据
双荧光素酶报告基因实验证明miR-664a-5p与HIPK2 3'UTR结合;白蛋白处理的HK-2细胞miR-664a-5p升高,antagomir逆转细胞损伤;外泌体将miR-664a-5p转运至足细胞;体内实验显示AAV-Anti-miR-664-5p改善MN小鼠的肾损伤。
研究意义
该研究揭示了miR-664a-5p在MN发病中的重要作用,为MN的靶向治疗提供潜在靶点,且尿液外泌体miR-664a-5p可能作为MN的诊断生物标志物(需大规模临床试验验证)。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

细胞模型建立与miR-664a-5p表达检测

验证白蛋白对肾小管上皮细胞和足细胞损伤的作用及miR-664a-5p的表达变化

用100 mg/mL白蛋白处理HK-2细胞和足细胞,通过CCK-8检测细胞活力,qRT-PCR检测miR-664a-5p含量。

2

miR-664a-5p功能验证

验证miR-664a-5p对肾小管上皮细胞损伤的影响

使用miR-664a-5p antagomir和白蛋白共处理HK-2细胞,检测细胞活力和凋亡。

3

HIPK2靶向验证

验证miR-664a-5p是否靶向HIPK2 mRNA的3'UTR

构建HIPK2 3'UTR野生型和突变型荧光素酶报告质粒,转染HEK293T细胞检测荧光素酶活性;Western blot检测HIPK2蛋白表达。

4

HIPK2功能验证

验证HIPK2在白蛋白诱导的肾小管上皮细胞损伤中的作用

使用HIPK2 siRNA和过表达载体处理HK-2细胞,配合白蛋白处理,检测细胞活力和凋亡。

5

自噬通路机制验证

验证miR-664a-5p/HIPK2/Calpain1/GSα通路对自噬和细胞损伤的影响

检测Calpain1、GSα剪切、LC3II/I和p62表达,并采用自噬抑制剂CQ和Calpain抑制剂SJA6017干预,观察细胞活力和凋亡。

6

外泌体转运验证

验证肾小管上皮细胞来源的外泌体是否能将miR-664a-5p转运至足细胞

提取HK-2细胞分泌的外泌体,鉴定其纯度,并用Cy3标记miR-664a-5p追踪摄取,检测足细胞中miR-664a-5p含量及损伤指标。

7

体内MN模型验证

验证外泌体来源的miR-664a-5p对MN小鼠进展的影响及靶向抑制的保护作用

用cBSA诱导MN小鼠模型,注射ExoCtrl或ExoAlbumin及AAV-Anti-miR-664-5p,检测尿蛋白、血清生化指标、IgG沉积、肾组织病理和HIPK2/GSα/自噬表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
MEM培养基procellPM150410
胎牛血清procell164210-500
青霉素/链霉素procellPB180120
I型胶原Gibco17100-017
RPMI-1640培养基procellPM150110
干扰素-γprocellPCK062
DMEM培养基procellPM150210
miRNeasy Mini试剂盒Qiagen217004
RevertAid第一链cDNA合成试剂盒ThermoK1622
SYBR Green qPCR预混液Roche4943914001-SR
白蛋白sigmaA9080
氯喹macklinC843545
SJA6017MedChemExpressHY-118933
CCK-8试剂盒MCEHY-K0301
Annexin V-FITC/PI凋亡检测试剂盒JianGSu Keygen Biotech Corp., Ltd.KGA108
pmirGLO双荧光素酶miRNA靶标表达载体Promega--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen11668019
双荧光素酶报告系统BeyotimeRG027
HIPK2抗体AffinityDF7982
Calpain1抗体AffinityDF6306
GSα抗体sigma06-237
LC3抗体AffinityAF5402
P62抗体AffinityAF5384
GAPDH抗体XianzhiAB-P-R001
CD9抗体Proteintech20597-1-AP
TSG101抗体AffinityDF8427
CD63抗体AffinityAF5117
钙联蛋白抗体AffinityAF5362
HRP标记二抗BosterBA1054
ECS试剂umibioUR52121
磷钨酸染液sigmaP4006
BCA蛋白浓度测定试剂盒BiyuntianP0012S
Ad-mCherry-GFP-LC3B腺病毒BeyotimeC3011
DAPIsigmaD9542
完全弗氏佐剂SigmaF5881
阳离子牛血清白蛋白Chondrex9058
尿蛋白定量检测试剂盒Nanjing JianchengC035-2-1
总胆固醇检测试剂盒mlbioml094953
白蛋白检测试剂盒mlbioml095005
IgG抗体CST4418
山羊抗大鼠二抗BIOSSbs-0293G-CY3
希夫试剂Sinopharm71019654
迈耶苏木素sigmaH9627
TUNEL凋亡检测试剂盒promegaG7360
HIPK2抗体NOVUSNBP1-89462
山羊抗兔IgG (H+L) HRPAffinityS0001
DAB显色液biosharpBL732A

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养与处理
细胞系来源(HK-2、足细胞、HEK293T)、培养基成分、白蛋白浓度(100 mg/mL)处理72小时
阅读提示:方法2.1、2.3
miR-664a-5p功能实验
miR-664a-5p antagomir及NC对照转染效率、处理时间(72小时)、白蛋白处理浓度
阅读提示:方法2.1、2.3;图1
HIPK2靶向验证
HEK293T细胞转染条件、野生型/突变型3'UTR载体构建、双荧光素酶检测试剂盒
阅读提示:方法2.5;图2A、B
自噬通路机制
Western blot抗体浓度(HIPK2、Calpain1、GSα、LC3、P62等)、CQ浓度(20 μM)、SJA6017浓度(100 μM)
阅读提示:方法2.6、2.10;图3
外泌体提取与转运
外泌体提取试剂盒操作、外泌体纯度(CD9/63/TSG101/calnexin)、Cy3标记miR-664a-5p摄取实验
阅读提示:方法2.7、2.8、2.11;图4
体内MN模型
小鼠品系(雌性BALB/c)、年龄(4-6周)、cBSA诱导方案(0.2 mg皮下及100 μg静脉)、外泌体注射剂量(100 μg/周)、AAV剂量(1.5×10^9 pfu)
阅读提示:方法2.12
统计设计
每组样本量(5只)、重复次数、统计方法(t检验或单因素方差分析)、显著性阈值(p<0.05)
阅读提示:方法2.18