近端小管FHL2,缺氧诱导因子1的新型下游靶标,是缺血性急性肾损伤的保护因子。

Proximal tubular FHL2, a novel downstream target of hypoxia inducible factor 1, is a protector against ischemic acute kidney injury.

作者信息Yan Wang, Ziwei Kuang, Xueqi Xing, Yumei Qiu, Jie Zhang, Dandan Shao, Jiaxin Huang, Chunsun Dai, Weichun He
PMID38814462
发布时间2024-05-30
DOI10.1007/s00018-024-05289-x

实验完整度

包含患者样本、小鼠IRI模型、PTC特异性敲除小鼠、体外细胞实验、ChIP、Co-IP等多种验证,涵盖功能与机制验证。

主要模型

急性肾小管坏死患者肾活检标本 小鼠缺血再灌注损伤模型 近端小管特异性FHL2敲除小鼠 NRK-52E大鼠肾近端小管上皮细胞

重点核对

PTC特异性FHL2敲除小鼠(FHL2fl/fl, Cre+/−)与WT对照(FHL2fl/wt) IRI模型:双侧肾蒂夹闭25分钟 缺氧处理:厌氧培养12小时 FHL2 siRNA敲低和过表达质粒转染 YC-1(10 µM)抑制HIF-1α

摘要

四半LIM结构域蛋白2(FHL2)是一种衔接蛋白,可能与缺氧诱导因子1α(HIF-1α)或β-连环蛋白相互作用,这两者是急性肾损伤(AKI)中的两个关键保护性信号。然而,关于FHL2在AKI期间的调控和功能知之甚少。我们发现在急性肾小管坏死患者和缺血再灌注损伤(IRI)小鼠模型中,肾小管细胞中FHL2被诱导表达。在培养的肾近端小管细胞(PTCs)中,缺氧诱导FHL2表达并促进HIF-1与FHL2启动子的结合。与对照同窝小鼠相比,PTC特异性缺失FHL2基因的小鼠在IRI后表现出更差的肾功能、更严重的形态学损伤、更多的肾小管细胞死亡和更少的细胞增殖,同时伴有AQP1和Na,K-ATPase的下调。一致地,PTC中FHL2的缺失同时限制了HIF-1和β-连环蛋白信号的激活,导致糖酵解的减弱、凋亡相关蛋白的上调和增殖相关蛋白的下调。在体外,敲低FHL2抑制了缺氧诱导的HIF-1α和β-连环蛋白信号通路的激活。过表达FHL2诱导了FHL2与HIF-1α、β-连环蛋白、GSK-3β或p300之间的物理相互作用,这些相互作用的组合有利于HIF-1α和β-连环蛋白的稳定和核转位,增强它们介导的基因转录。总之,这些发现将FHL2鉴定为HIF-1信号的直接下游靶基因,并证明FHL2通过与其多个蛋白伴侣的相互作用促进HIF-1和β-连环蛋白信号的激活,从而在缺血性AKI中发挥关键保护作用。

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
FHL2在缺血性AKI中的表达调控及其对HIF-1和β-连环蛋白信号通路的作用。
核心机制
FHL2作为HIF-1的直接下游靶基因,通过分别与HIF-1α、β-连环蛋白、GSK-3β和p300相互作用,促进HIF-1α和β-连环蛋白的稳定和核转位,增强其介导的转录,从而激活HIF-1和β-连环蛋白信号。
主要证据
患者样本和IRI小鼠模型中FHL2表达诱导;PTC特异性敲除小鼠加重肾损伤并抑制HIF-1和β-连环蛋白激活;体外敲低FHL2抑制缺氧诱导的HIF-1和β-连环蛋白信号;过表达FHL2促进复合物形成、核转位和转录激活。
研究意义
FHL2可能是同时操纵HIF-1和β-连环蛋白信号以保护缺血性AKI的潜在靶点,但其持续过度表达可能促进AKI向慢性肾病转化,需进一步研究。

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

观察FHL2在AKI中的表达和诱导

确定FHL2是否在缺血性AKI中被诱导及其与HIF-1α的相关性。

通过免疫组化检测ATN患者和IRI小鼠肾组织中FHL2表达;Western blot和RT-PCR检测小鼠IRI后不同时间点FHL2蛋白和mRNA水平;线性回归分析FHL2与HIF-1α的相关性。

2

验证缺氧通过HIF-1α诱导FHL2表达

探讨缺氧是否通过HIF-1α上调FHL2表达。

在NRK-52E细胞中,检测缺氧后FHL2和HIF-1α蛋白和mRNA水平;使用HIF-1α抑制剂YC-1处理;ChIP实验检测HIF-1与FHL2启动子HRE的结合。

3

构建PTC特异性FHL2敲除小鼠并评估肾功能

确定FHL2缺失对IRI后肾功能和组织损伤的影响。

通过Cre-LoxP系统生成PTC特异性FHL2敲除小鼠,进行IRI,检测BUN、SCr、uNGAL/Cr,PAS染色评估形态学损伤。

4

检测FHL2缺失对细胞凋亡和增殖的影响

分析FHL2缺失是否影响IRI后的细胞凋亡和增殖。

TUNEL染色检测凋亡,Ki67免疫组化检测增殖,Western blot检测凋亡和增殖相关蛋白。

5

评估FHL2对HIF-1信号通路的影响

研究FHL2缺失是否影响HIF-1激活和糖酵解。

检测IRI后HIF-1α蛋白水平、下游靶基因(LDHA、PKM2、PDK1)表达和乳酸/丙酮酸比值;体外敲低FHL2后检测HIF-1α稳定性和HRE报告基因活性。

6

评估FHL2对β-连环蛋白信号通路的影响

研究FHL2缺失是否影响β-连环蛋白激活及其下游靶点。

检测IRI后活性β-连环蛋白和总β-连环蛋白水平及其下游靶蛋白(p53、p-Akt、cyclin D1等);体外敲低FHL2后检测β-连环蛋白激活和TOPflash报告活性。

7

过表达FHL2验证其对HIF-1和β-连环蛋白的调控机制

验证FHL2过表达是否通过与HIF-1α、β-连环蛋白、GSK-3β和p300相互作用增强信号激活。

在NRK-52E和HEK293细胞中过表达FHL2,进行免疫共沉淀、免疫荧光、报告基因实验,检测蛋白稳定和核转位,以及乙酰化水平;使用抑制剂验证机制。

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
DMEM/F12培养基Invitrogen--
胎牛血清Invitrogen--
MGC厌氧产气包系统Mitsubishi Gas Chemical Corporation--
ICG-001APExBIOA8217
YC-1Sigma-AldrichY102
渥曼青霉素MCEHY-10197
GF-109203XMCEHY-13867
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
抗HIF-1α抗体Abcamab1
抗FHL2抗体Abcamab12306
抗活性β-连环蛋白抗体Millipore05-665
抗β-连环蛋白抗体BD Bioscience610154
抗Na,K-ATPase抗体Abcamab76020
抗AQP1抗体MilliporeAB2219
抗HK2抗体NovusNBP2-02272
抗PKM2抗体Cell Signaling Technology4053
抗LDHA抗体Cell Signaling Technology3558
抗磷酸化AKT抗体Cell Signaling Technology4060
抗AKT抗体Cell Signaling Technology9272
抗p53抗体Cell Signaling Technology2524
抗细胞周期蛋白D1抗体Cell Signaling Technology55506
抗c-Myc抗体Abcamab32072
抗裂解型caspase 3抗体Cell Signaling Technology9664
抗caspase 3抗体Cell Signaling Technology9662
抗GSK-3β抗体Cell Signaling Technology9315
抗磷酸化GSK-3β抗体Cell Signaling Technology9323
抗乙酰化赖氨酸抗体Abcamab22550
抗myc标签抗体Cell Signaling Technology2276
抗DDK标签抗体OrigeneTA50011
抗TBP抗体Abcamab51841
抗α-微管蛋白抗体Sigma-AldrichT9026
抗兔IgG辣根过氧化物酶偶联抗体Sigma-AldrichA0545
抗小鼠IgG辣根过氧化物酶偶联抗体MilliporeAP308P
TRIzol RNA提取系统Invitrogen--
逆转录试剂盒Toyobo--
ABI PRISM 7300序列检测系统Applied Biosystems--
Vector M.O.M.免疫检测试剂盒Vector Laboratories--
抗Ki67抗体Cell Signaling Technology1882
抗β-连环蛋白抗体(D10A8)Cell Signaling Technology8480
抗GSK-3β抗体Cell Signaling Technology9315
凋亡检测系统PromegaG3250
抗FHL2抗体(sc-13409)Santa Cruzsc-13409
ChIP检测试剂盒Fisher Scientific26157
抗HIF-1α抗体(14179)Cell Signaling Technology14179
NEPER核质提取试剂Fisher ScientificSJ252790
pGL4.42质粒Promega--
TOPflash报告质粒Millipore--
双荧光素酶检测系统试剂盒PromegaE1910
QuantiChrom尿素检测试剂盒BioAssay SystemsDIUR-500
肌酐检测试剂盒BioAssay SystemsDICT-500
Albuwell M试剂盒ExocellNC9182134
Quantikine ELISA试剂盒R&D SystemsMLCN20
乳酸检测试剂盒BioVisionK607
PI染色试剂盒ElabscienceE-CK-A161
FHL2-floxed小鼠Cyagen Biosciences--
Ggt1-Cre转基因小鼠Jackson Laboratory012841

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
细胞培养与缺氧处理
NRK-52E细胞培养基为DMEM/F12加5%胎牛血清;缺氧处理使用MGC厌氧系统,12小时,O2浓度降至0.1%以下。
阅读提示:参见Materials and methods中的'Cell culture and treatment'
药物处理
ICG-001、YC-1、Wortmannin和GF-109203X的浓度均为10 µM,预处理30分钟;WO/GFX联合使用作为GSK-3β激活剂。
阅读提示:参见Materials and methods中的'Cell culture and treatment'
转染
使用Lipofectamine 3000转染质粒,Lipofectamine 2000转染siRNA;FHL2过表达质粒为DDK标记,siRNA序列已提供。
阅读提示:参见Materials and methods中的'Transient transfection'
体内IRI模型
小鼠为8周龄雄性;双侧肾蒂夹闭25分钟;术后在不同时间点(1天、3天)取材;每组n=6。
阅读提示:参见Materials and methods中的'Mice genotyping and ischemic AKI model'
Western blot
一抗稀释比例和来源需核对;肾组织上样50 µg,细胞上样20 µg。
阅读提示:参见Materials and methods中的'Western blot analysis'