《Kidney International》：Tubular cell-specific platelet-derived growth factor-B drives formation of fibrogenic niches in kidney fibrosis
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慢性肾脏病(CKD)的病理基础是肾纤维化，但其细胞间对话机制尚不完全清楚。本研究聚焦于探究血小板衍生生长因子(PDGF)信号在肾损伤向纤维化转变中的细胞特异性作用。研究人员通过构建多种细胞特异性基因敲除小鼠模型，发现肾小管上皮细胞来源的PDGF-B通过旁分泌信号激活周细胞/成纤维细胞，是驱动肾间质纤维化的关键分子机制，为靶向干预肾纤维化提供了新的思路。这项研究发表在《Kidney International》上。
慢性肾脏病(CKD)是一个全球性的重大医学挑战，其共同的病理终点是肾纤维化。在大多数CKD中，起始的损伤通常作用于肾脏的上皮细胞，例如肾小管细胞。然而，最终执行纤维化“施工”任务的却是间质中的间充质细胞，特别是表达血小板衍生生长因子受体β(PDGFR-β)的成纤维细胞。那么，连接上皮损伤与间质纤维化的“桥梁”是什么？PDGF家族的配体之一——PDGF-B，被认为是关键的促纤维化因子，但其在肾脏疾病中究竟由哪种细胞产生并发挥关键作用，一直悬而未决。是来源于损伤的小管细胞本身，还是间质细胞自产自销，抑或是循环中血小板带来的“外援”？阐明PDGF-B的细胞来源及其在细胞间通讯中的功能关联，对于理解肾纤维化的启动机制和开发精准治疗策略至关重要。
为了回答这些问题，来自德国亚琛工业大学医院病理研究所的Barbara Mara Klinkhammer等研究人员在《Kidney International》上发表了一项研究。他们综合运用了转录组分析、细胞特异性基因敲除小鼠模型、多种肾纤维化模型以及单细胞测序和空间转录组学等技术，深入探究了PDGF-B在肾脏中的细胞特异性功能。
关键技术方法概述
研究首先对人和小鼠肾脏组织的转录组数据进行了分析。随后，研究人员构建了三组细胞特异性敲除小鼠模型，分别在小鼠的肾小管上皮细胞(Pax8Cre::Pdgfb)、肾脏间充质细胞(Foxd1Cre::Pdgfb)以及巨核细胞/血小板(Pf4Cre::Pdgfb)中条件性敲除Pdgfb基因。将这些小鼠分别置于三种不同病因（输尿管梗阻、缺血再灌注损伤、腺嘌呤饮食）诱导的肾纤维化模型中，评估其表型和纤维化程度。研究还利用了人类肾脏活检样本（来自亚琛大学医院病理研究所的匿名样本）进行验证，并通过单细胞RNA测序和细胞间相互作用分析、荧光原位杂交、数字病理学（Pathomics）以及批量RNA测序和通路分析等方法来阐明机制。
PDGF-B在肾脏疾病中上调
对公共单细胞RNA测序数据库和研究者自身模型的分析显示，在健康和纤维化的人、鼠肾脏中，PDGFB/Pdgfb的表达模式存在显著差异。在健康肾脏中，其表达主要局限于内皮细胞和常驻巨噬细胞。而在纤维化疾病状态下，PDGFB/Pdgfb表达显著上调，特别是在肾小管上皮细胞和间质周细胞中。体外实验也证实，用促纤维化的TGF-β或促炎的LPS刺激原代肾小管细胞，可诱导Pdgfb表达上调。这些数据提示，内皮细胞、上皮细胞或间充质细胞都可能是PDGF-B的潜在来源，此外，血小板也是一个重要的肾外来源。
肾小管上皮细胞来源的PDGF-B驱动肾纤维化
这是本研究最核心的发现。研究人员构建了在肾小管上皮细胞等表达Pax8的细胞中特异性敲除Pdgfb的小鼠模型。在三种不同的肾纤维化模型（单侧输尿管梗阻、缺血再灌注损伤、2,8-二羟基腺嘌呤肾病）中，与对照组相比，小管特异性敲除小鼠的肾脏纤维化均显著减轻。具体表现为：周管间质中PDGFR-β+细胞的活化和增殖减少，α平滑肌肌动蛋白(αSMA)和III型胶原的表达降低。重要的是，这种抗纤维化效应是特异性的，并未伴随肾脏功能、细胞死亡或炎症标志物的显著改变。这表明，小管来源的PDGF-B通过一个相对特异的通路驱动纤维化。
小管上皮细胞来源的PDGF-B在肾纤维化中塑造促纤维化生态位
为了阐明机制，研究者通过荧光原位杂交进行空间共定位分析，发现在纤维化肾脏中，表达Pdgfb的肾小管细胞与周围表达Pdgfrb的间质细胞在空间上紧密相邻，形成了“促纤维化生态位”。令人惊讶的是，有时单个Pdgfb阳性的损伤小管细胞就足以诱导其周围形成一个被Pdgfrb阳性细胞环绕的生态位。这些周细胞/成纤维细胞同时也表达其他间充质和促纤维化标志物，如αSMA、转胶蛋白、腱生蛋白C和骨膜蛋白。对人类肾脏图谱计划数据的分析进一步证实，在CKD患者肾脏中，PDGFB+的近端小管与PDGFRB+的成纤维细胞之间的相互作用显著增强。配体-受体相互作用分析发现，细胞外基质-整合素连接是该生态位中细胞间通讯的重要方式。此外，PDGFB+的小管细胞表现出独特的转录特征，包括DCDC2和肾脏损伤分子-1(Kim-1)等“适应不良”小管标志物的高表达，而在小管特异性敲除小鼠中，这些标志物的表达降低。这些数据共同描绘了一幅图景：损伤的、适应不良的小管细胞通过分泌PDGF-B，以旁分泌方式“招募”并激活周围的周细胞/成纤维细胞，形成局部促纤维化微环境，驱动纤维化进展。
肾间充质细胞的自分泌PDGF-B信号不影响肾脏
尽管在纤维化中间充质细胞也上调表达PDGF-B，但特异性敲除间充质细胞（表达Foxd1的细胞）中的Pdgfb，对健康或纤维化（单侧输尿管梗阻模型）小鼠的肾脏均未产生显著影响。其肾脏病理、炎症和纤维化指标与对照组无异。这表明，尽管存在共表达，间充质细胞来源的PDGF-B的自分泌信号在肾纤维化中并不扮演关键角色，其纤维化驱动作用远小于小管来源的PDGF-B。
血小板来源的PDGF-B不影响健康或患病的肾脏
血小板是PDGF-B的重要储存库。然而，特异性敲除血小板（表达Pf4的细胞）中的Pdgfb后，小鼠在健康状态下或单侧输尿管梗阻诱导的纤维化模型中，均未表现出肾脏表型、纤维化程度或炎症状态的显著差异。尽管模型肾脏中总的PDGF-BB蛋白水平因血小板来源缺失而降低，但这并未转化为纤维化结局的改变。这说明，在研究的肾纤维化模型中，血小板来源的PDGF-B是冗余的，并非驱动纤维化的必要条件。
研究结论与重要意义
本研究系统地阐明了PDGF-B在肾纤维化中的细胞特异性作用，得出了明确而具有转化意义的结论：在肾纤维化过程中，损伤的肾小管上皮细胞是致病性PDGF-B的主要细胞来源。这些小管细胞通过旁分泌PDGF-B/PDGFR-β信号轴，激活周围表达PDGFR-β的周细胞/成纤维细胞，从而启动并驱动局部“促纤维化生态位”的形成，最终导致间质纤维化。相比之下，间充质细胞的自分泌信号或血小板来源的PDGF-B在此过程中作用甚微。
这项研究的重要意义在于：首先，它精准定位了肾纤维化关键驱动因子PDGF-B的“责任细胞”，解决了该领域长期存在的疑问，将上皮损伤与间质纤维化通过一个明确的分子通路（旁分泌PDGF信号）直接联系起来。其次，研究揭示了“单个损伤小管细胞即可驱动生态位形成”的精细时空动力学，强调了早期、局部干预的可能性。再者，研究明确排除了血小板来源PDGF-B在经典肾纤维化模型中的核心作用，有助于未来治疗策略更精准地聚焦于肾脏内在机制。最后，这些发现为开发针对PDGF-B/PDGFR-β轴，特别是干扰小管-间质细胞对话的新型抗纤维化疗法，提供了坚实的理论基础和极具前景的靶点。该研究遵循了国际肾脏病学会关于临床前动物研究的共识指南，在多个模型、不同性别和年龄的小鼠中验证了结论，增强了其科学严谨性和临床转化潜力。
