Neuromedin U和Neuromedin S的基因缺失可在腺嘌呤诱导的慢性肾脏病中提供短暂的保护作用

《Peptides》：Genetic deletion of Neuromedin U and Neuromedin S confers transient reno-protection in adenine-induced chronic kidney disease

NMU/NMS信号通路在腺嘌呤诱导的慢性肾脏病（CKD）中起关键作用，基因敲除小鼠显示早期肾保护效应，通过抑制TGF-β1炎症和纤维化相关基因表达，但6周后保护效应减弱。

　　

吉田宏（Hiroshi Yoshida）| 輝西敏（Hitoshi Teranishi）| 白野健宏（Kenshiro Shikano）| 加藤春香（Haruka Kato）| 马格德琳·E·卡拉斯科·阿波利纳里奥（Magdeline E. Carrasco Apolinario）| 横田敏胜（Toshikatsu Hanada）| 日田隆敏（Takatoshi Hikida）| 横田礼子（Reiko Hanada）

日本大分大学医学部生理学系

摘要

神经介质U（NMU）和神经介质S（NMS）是通过共同受体调节代谢、炎症和纤维化反应的神经肽。尽管NMU/NMS信号传导的失调已被认为与代谢和炎症性疾病有关，但其在慢性肾病（CKD）中的作用尚不清楚。在本研究中，我们使用腺嘌呤诱导的CKD模型发现，随着疾病进展，肾脏中NMU及其受体NMUR1的mRNA表达显著上调，这表明该信号系统可能在CKD的病理生理过程中起作用。基于这一观察结果，我们研究了NMU和NMS基因敲除对腺嘌呤诱导的肾损伤的影响，并首次证明NMU/NMS信号传导的缺失在实验性CKD中具有短暂的保护作用。NMU/NMS双敲除（dKO）小鼠和野生型（WT）小鼠分别喂食0.2%的腺嘌呤饮食2周、4周或6周。两组小鼠的肾萎缩和血尿素氮水平升高情况相似；然而，4周时dKO小鼠的血清肌酐水平显著降低，表明肾功能部分得以保留。基因表达分析显示，dKO小鼠的早期炎症-纤维化反应减弱，包括2周时Tgfb1 mRNA表达降低以及4周时F4/80和Col1a1表达减少。重要的是，2周时dKO小鼠的肾TGF-β1蛋白水平也显著降低。组织学分析显示，4周时dKO小鼠的间质纤维化明显减少，而6周时未见差异。综上所述，这些发现表明NMU/NMS信号传导是实验性CKD早期损伤反应的一个先前未被认识到的调节因子。

引言

神经介质U（NMU）是一种从猪脊髓中首次分离出的生物活性神经肽[1]。它具有强烈的平滑肌收缩活性，并在不同物种间高度保守，表明其具有重要的生理功能[2]。2000年发现了两种特定的NMU G蛋白偶联受体NMUR1和NMUR2，随后在2005年发现了结构相关的神经介质S（NMS）[3][4]。NMU和NMS具有高度的序列同源性，可激活相同的受体，调节包括能量平衡、应激反应、昼夜节律和炎症在内的多种生物过程[5][6][7][8][9]。NMU/NMS系统作为代谢和炎症过程的潜在调节因子越来越受到关注。中枢NMU信号传导可抑制食物摄入并增加能量消耗，而外周NMU活性与免疫调节和纤维化相关。NMU在代谢性疾病（如非酒精性脂肪肝病（NAFLD）中的表达升高，目前该疾病被重新定义为代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD），其激活会促进肝脏炎症和纤维化进展[10][11]。最近的综述提出，NMU/NMS轴作为连接代谢稳态与免疫和纤维化反应的系统介质[12][13]。

慢性肾病（CKD）是一个主要的全球健康负担，常与高血压、糖尿病和心血管疾病相关[14][15]。CKD的进展特征是持续的炎症和间质纤维化，这两者都会导致肾小管萎缩和不可逆的肾单位丢失[16][17]。在促纤维化介质中，转化生长因子-β（TGF-β）通过刺激细胞外基质沉积和激活肌成纤维细胞起着关键作用[18]。腺嘌呤诱导的肾衰竭模型被广泛用于再现这些病理过程[19]。在该模型中，饮食中的腺嘌呤会导致肾内2,8-二羟腺嘌呤晶体沉积、肾小管损伤和随后的间质纤维化，从而模拟人类CKD的进展[20][21]。该模型可靠地再现了慢性肾损伤的炎症和纤维化方面，因此是研究CKD发病机制的宝贵工具。

鉴于NMU/NMS信号传导与全身炎症和纤维化有关[22]，这种神经肽系统也可能影响肾损伤。然而，直接证明NMU/NMS信号传导与CKD发病机制相关的证据尚缺乏。在本研究中，我们使用腺嘌呤诱导的CKD模型首次观察到，随着疾病进展，肾脏中NMU及其受体NMUR1的mRNA表达显著上调。这种时间上的增加表明，NMU/NMUR1轴的激活可能与CKD进展过程中的肾损伤和纤维化重塑有关。

基于这一观察结果，我们假设NMU/NMS信号传导在功能上参与了肾炎症-纤维化的相互作用，而不仅仅是组织损伤的表象。因此，本研究旨在确定NMU和NMS基因敲除是否在腺嘌呤诱导的CKD模型中具有保护作用。为此，我们检查了NMU/NMS双敲除（dKO）小鼠和野生型（WT）对照组? 肾功能、组织病理变化以及炎症和纤维化标志物的表达情况。这些分析旨在明确NMU/NMS系统是否在CKD进展过程中参与了炎症-纤维化的相互作用。

实验设计

小鼠和实验设计

本研究使用了8周或9周大的NMU/NMS双敲除（dKO）小鼠及其WT同窝小鼠。NMU和NMS敲除小鼠由日本大阪的国家脑与心血管中心研究所提供，并在我们的实验室中繁殖以产生dKO小鼠[23]。除非另有说明，这些小鼠生活在12小时明暗周期的环境中，并可自由获取水和标准饮食（CE-2，日本CLEA，东京）。

腺嘌呤诱导的CKD模型的建立及肾NMU/NMUR1表达的诱导

为了建立腺嘌呤诱导的CKD模型，WT小鼠被喂食含0.2%腺嘌呤的饮食2周、4周或6周，具体方法见实验设计（图1A）。通过连续测量血清BUN和肌酐水平确认了肾功能的逐渐下降。腺嘌呤喂养后血清BUN水平显著升高，并在整个实验期间保持高位（图1B）。同样，血清肌酐水平也随时间逐渐升高。

讨论

本研究首次证明，NMU和NMS的基因敲除可对腺嘌呤诱导的慢性肾损伤提供短暂且阶段依赖性的保护作用。尽管WT小鼠和dKO小鼠的总体肾萎缩和肾功能下降情况相似，但NMU/NMS信号传导的缺失选择性减弱了早期的炎症-纤维化反应。具体而言，dKO小鼠在2周时TGF-β1的诱导减少，Col1a1的表达降低

资金来源

本研究得到了日本学术振兴会（JSPS）科学研究资助（B类）[21H03376]、JSPS研究员资助[24KF0066]（授予R.H.）和科学研究资助（C类）[23K10800]（授予H.T.）的支持，同时还得到了Naito基金会和武田科学基金会的支持（授予R.H.）。行为实验部分通过大阪大学蛋白质研究所的合作研究项目进行。

作者贡献声明

辉西敏（Hitoshi Teranishi）：撰写原始稿件、项目管理、方法学设计、数据整理。吉田宏（Hiroshi Yoshida）：撰写原始稿件、项目管理、方法学设计、数据分析、数据整理。加藤春香（Haruka Kato）：资源提供、方法学设计、数据整理。白野健宏（Kenshiro Shikano）：资源提供、方法学设计。横田敏胜（Toshikatsu Hanada）：撰写、审稿与编辑、监督、资源提供、项目管理。马格德琳·E·卡拉斯科·阿波利纳里奥（Magdeline E. Carrasco Apolinario）：资源提供、方法学设计。

作者贡献声明

辉西敏（H.Y.）和横田敏胜（H.T.）进行了大部分实验，分析了数据并共同撰写了原始稿件。M.E.C.A.、K.S.和H.K.建立了小鼠中的腺嘌呤诱导CKD模型，并与H.Y.和H.T.一起进行了qPCR和ELISA实验。H.Y.、H.K.和S.K.进行了形态学分析。日田隆敏（T. Hikida）和横田敏胜（T. Hanada）参与了数据解释并对手稿进行了严格审阅。R.H.构思了实验方案，编辑了手稿。

写作过程中未使用生成式AI

利益冲突声明

所有作者均与本研究无潜在的利益冲突。

致谢

我们感谢Editage提供的英语语言编辑服务。