《Biochemical and Biophysical Research Communications》：High-intensity interval training promotes cartilage repair and ameliorates ferroptosis via SIRT1 in osteoarthritis
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糖尿病肾病中肾驻留巨噬细胞ACE的促纤维化作用及其通过IL-6和趋化性调控的机制研究。
上村隆之（Takayuki Uemura）| 古田圭吾（Keigo Tomita）| 江口雅弘（Masahiro Eriguchi）| 鳥居久美子（Kumiko Torisu）| 西本雅敏（Masatoshi Nishimoto）| 内田勇（Yushi Uchida）| 乔治·F·吉亚尼（Jorge F. Giani）| 肯尼思·E·伯恩斯坦（Kenneth E. Bernstein）| 铃谷和彦（Kazuhiko Tsuruya）| 中野敏明（Toshiaki Nakano）
日本奈良市奈良医科大学肾脏病学系
摘要
血管紧张素转换酶（ACE）主要表达在血管内皮细胞和肾小管上皮细胞中，它调节血管张力并参与肾脏损伤，包括糖尿病肾病（DKD）的发生。虽然去除肾小管中的ACE可以改善糖尿病小鼠的肾小管间质损伤，但ACE在巨噬细胞中的作用仍不清楚。我们研究了ACE 10/10小鼠，这种小鼠在髓单核细胞中过度表达ACE，而在其他组织（包括肾脏）中则缺乏ACE。在ACE 10/10小鼠中，内皮细胞中ACE的缺失导致肾小球高滤过现象消失，同时保持了足细胞结构。然而，白蛋白尿水平与糖尿病野生型（WT）小鼠相当。此外，尽管缺乏被认为会导致肾小管间质纤维化的ACE，但纤维化的程度并未改变。流式细胞术显示，无论是糖尿病WT小鼠还是ACE 10/10小鼠，肾脏驻留巨噬细胞中的ACE表达量都增加了约三倍，而腹膜巨噬细胞中的ACE表达量没有变化。体外实验表明，过表达ACE的巨噬细胞在脂多糖刺激下产生的白细胞介素-6（IL-6）增多，并且趋化性增强。这些发现表明，肾脏驻留巨噬细胞中表达的ACE独立于肾小球高滤过和肾小管中的ACE，参与了DKD中的近端肾小管白蛋白尿和肾小管间质纤维化。尽管巨噬细胞中的ACE仅占肾脏总ACE的一小部分，但它可能成为新的治疗靶点。
引言
糖尿病肾病（DKD）是糖尿病的并发症，是终末期肾病最常见的原因，也是全球范围内的一个严重健康问题。DKD的自然病程包括肾小球高滤过、从微量白蛋白尿发展到大量蛋白尿，以及肾功能逐渐下降[1,2]。然而，最近的研究表明，DKD的结局具有异质性，其血管、肾小球和肾小管间质的病理变化程度不同，这些变化与肾功能下降的程度相关[3,4]。在这些病变中，肾小管间质纤维化的程度与白蛋白尿的严重程度和DKD的进展速度密切相关[5]，这反映了肾小管间质功能障碍是慢性肾病进展的共同途径。
巨噬细胞在肾纤维化中起着关键作用。事实上，在2型糖尿病患者中，间质CD68+巨噬细胞的数量与肾小管间质纤维化的严重程度呈正相关[6]。糖尿病环境会导致巨噬细胞分泌白细胞介素（IL）-1β和血小板衍生生长因子-β，从而促进成纤维细胞增殖[7]。给予前列腺素E2受体EP4的激动剂会增加IL-6的产生，并加重糖尿病肾脏的白蛋白尿和纤维化[8]。此外，糖尿病db/db小鼠的肾脏中含有大量可诱导的一氧化氮合酶（iNOS）阳性巨噬细胞，这表明这些巨噬细胞会产生大量的一氧化氮并导致肾脏损伤[9]。巨噬细胞参与肾脏的修复和再生过程，但基因表达的变化可能导致它们更具促纤维化特性[10]。此外，抑制单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）已被报道可以改变巨噬细胞的表型，而不影响其数量[11]。
血管紧张素转换酶（ACE）通过将血管紧张素I转化为血管紧张素II，在肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）中发挥主要调节血压的作用。然而，ACE在免疫系统中也具有重要作用[12]。有研究表明，ACE可以处理MHC I类抗原[13]，并改善巨噬细胞的脂质代谢、胆固醇外排和吞噬作用[14]。在髓单核细胞中过度表达ACE（ACE 10/10小鼠）可使小鼠对癌症[15]、阿尔茨海默病[16]、细菌感染[17,18]和动脉粥样硬化[14]具有抵抗力。尽管循环中的RAAS被抑制，糖尿病肾脏中的局部RAAS仍被激活[19]。这种肾脏RAAS的激活通过多种机制促进了糖尿病肾病的发生[20]。在之前的研究中，我们发现从肾小管细胞中去除ACE可以减缓糖尿病小鼠的肾小管间质损伤、肾脏肥大和白蛋白尿的发展，尽管这会导致肾小球高滤过。尽管糖尿病肾脏中炎症细胞因子的浓度在缺乏肾小管上皮细胞特异性ACE的小鼠中较低，但转化生长因子（TGF）-β的浓度并未完全恢复到糖尿病野生型（WT）小鼠的水平[21]，这表明肾小管细胞中的ACE并非糖尿病肾脏中肾小管间质纤维化的唯一介质。除了肾小管细胞外，肾小球上皮细胞、系膜细胞和血管内皮细胞也被报道能够在肾脏中表达ACE[22]。鉴于巨噬细胞在肾纤维化中起重要作用，且如上所述，巨噬细胞中ACE的过度表达会改变各种疾病中的炎症反应，因此肾脏驻留巨噬细胞中的ACE表达也可能在肾小管间质纤维化和DKD的发展中发挥作用。
在本研究中，我们旨在探讨巨噬细胞中ACE表达在糖尿病肾病中的作用。我们发现这些小鼠的肾小球高滤过现象得到了抑制，但由于缺乏肾小管中的ACE，其肾小管间质纤维化和白蛋白尿的严重程度与WT小鼠相当。
研究片段
小鼠
本研究遵循ARRIVE指南进行。ACE 10/10小鼠在巨噬细胞和类巨噬细胞中高表达ACE（15–25倍），但在其血管和肾脏中缺乏ACE表达[15]。通过用c-fms启动子替换Ace基因的内源性启动子来实现基因敲除。使用野生型同窝小鼠作为对照组。ACE 10/10小鼠最初是在SV129j和C57BL/6背景基因型中产生的，但用于本研究的...
糖尿病条件下肾脏中ACE表达和活性的变化
首先，我们评估了ACE 10/10小鼠中由硫代乙醇酸诱导的腹膜巨噬细胞中的ACE表达情况。虽然WT巨噬细胞几乎不表达内源性ACE，但ACE 10/10巨噬细胞表达了ACE（图1a）。使用低剂量链脲佐菌素方案诱导ACE 10/10小鼠及其WT同窝小鼠发生糖尿病。6个月后，两组小鼠的血糖浓度均为约500 mg/dL，两者之间没有显著差异（图1b）。
讨论
普遍认为白蛋白尿是糖尿病肾病（DKD）患者中肾小球高滤过和组织学改变的结果。相比之下，肾小管间质的变化被认为反映了白蛋白尿和DKD的严重程度[5]。在本研究中，尽管ACE 10/10小鼠没有表现出肾小球高滤过，但其肾小管间质纤维化的严重程度与糖尿病WT小鼠相当。
作者贡献声明
上村隆之（Takayuki Uemura）：撰写初稿、研究、数据分析、概念化。古田圭吾（Keigo Tomita）：撰写初稿、研究、数据分析、概念化。江口雅弘（Masahiro Eriguchi）：审稿与编辑、撰写初稿、数据可视化、验证、项目管理、方法学研究、资金获取、数据分析、概念化。鸟居久美子（Kumiko Torisu）：审稿与编辑...
伦理批准和参与同意
动物使用方案获得了九州大学医学研究生院动物实验伦理委员会（批准编号A21-081-0，2022年4月1日批准）和奈良医科大学（批准编号12971，2022年3月31日批准）的批准。
资助
本工作得到了以下机构的资助：日本学术振兴会（科学研究资助金（ME）；NIH资助金（R01HL110353、R21AI114965和P01HL129941）；AHA资助金（17GRNT33661206）；AHA科学家发展资助金（16SDG30130015）；DRC P&F资助金（P30DK063491）；以及NIH资助金（R01HL142672）。所有资助方均未参与研究设计、数据分析或数据解释。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
