腎內(nèi)科彭暉教授研究團(tuán)隊(duì)在Journal of extracellular vesicles雜志發(fā)布研究成果
2023年6月26日，中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院腎內(nèi)科彭暉教授研究團(tuán)隊(duì)在Journal of extracellular vesicles雜志（IF17.337/Q1）在線發(fā)表了題為“Extracellular vesicle-packaged ILK from mesothelial cells promotes fibroblast activation in peritoneal fibrosis”的研究成果。該文是繼在Science Translational Medicine（2019）發(fā)表腹膜透析相關(guān)纖維化的全新機(jī)制研究論文之后，彭暉教授團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域發(fā)表的又一重要研究成果。
腹膜透析是全球約380萬(wàn)終末期腎病患者常見(jiàn)的腎臟替代治療選擇之一。然而，腹膜纖維化導(dǎo)致的腹膜功能喪失和超濾功能衰竭限制了腹膜透析的應(yīng)用。在長(zhǎng)期腹膜透析過(guò)程中，受損的腹膜間皮細(xì)胞通過(guò)與成纖維細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞等各種細(xì)胞間的相互作用觸發(fā)一系列損傷反應(yīng)。成纖維細(xì)胞的激活是腹膜纖維化進(jìn)展的關(guān)鍵步驟之一，受損的間皮細(xì)胞如何傳遞信號(hào)激活成纖維細(xì)胞目前仍不清楚。
該研究通過(guò)對(duì)腹膜的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組（scRNA-seq）分析和細(xì)胞外囊泡（Extracellular Vesicles，EVs）的4D蛋白質(zhì)組學(xué)分析，確定了腹膜間皮細(xì)胞是腹透流出液衍生EVs的主要來(lái)源細(xì)胞，證實(shí)了EVs介導(dǎo)腹膜間皮細(xì)胞對(duì)成纖維細(xì)胞的激活作用調(diào)控腹膜纖維的形成，從全新的角度解析了腹膜透析相關(guān)腹膜纖維化的發(fā)生機(jī)理，為全新治療策略的開(kāi)發(fā)提出了可能性。
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圖1：文章信息
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彭暉教授團(tuán)隊(duì)首先通過(guò)超速離心法分離了腎功能正?；颊呤中g(shù)時(shí)的腹腔灌洗液，短期、長(zhǎng)期腹膜透析患者腹透流出液來(lái)源的EVs，并對(duì)這些EVs進(jìn)行無(wú)標(biāo)記的4D LC-MS/MS蛋白組學(xué)測(cè)序。隨后整合分析了EVs蛋白組數(shù)據(jù)和腹膜組織scRNA-seq數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)編碼這些EVs蛋白的基因表達(dá)水平具有細(xì)胞類(lèi)型特異性，通過(guò)多主體單細(xì)胞去卷積算法分析顯示，間皮細(xì)胞是腹透流出液EVs的主要起源細(xì)胞。EVs起源細(xì)胞中，間皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等實(shí)質(zhì)細(xì)胞所占比例明顯高于 T 淋巴細(xì)胞、B 淋巴細(xì)胞等免疫細(xì)胞。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步在腹膜組織和腹透流出液脫落細(xì)胞的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中進(jìn)行單樣本基因集富集分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單個(gè)實(shí)質(zhì)細(xì)胞，特別是間皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞，比其他腹膜細(xì)胞釋放更多的EVs，并且長(zhǎng)期腹膜透析刺激下的單個(gè)間皮細(xì)胞分泌更多的EVs（圖2）。
圖2：EVs蛋白組與腹膜單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)整合分析
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接下來(lái)，研究者分別在細(xì)胞模型和小鼠模型上證實(shí)了損傷間皮細(xì)胞來(lái)源的EVs可以促進(jìn)腹膜纖維的沉積和腹膜成纖維細(xì)胞的激活，而利用GW4869小分子抑制劑和AAV1靶向抑制Rab27a，可以在體外和體內(nèi)回調(diào)成纖維細(xì)胞的激活和腹膜纖維的沉積（圖3）。此外，研究者找到了關(guān)鍵活性分子ILK蛋白包裝在損傷間皮細(xì)胞來(lái)源的EVs中，通過(guò)在間皮-成纖維細(xì)胞間傳遞ILK蛋白，激活成纖維細(xì)胞中p38 MAPK信號(hào)通路，進(jìn)而促進(jìn)成纖維細(xì)胞的活化。靶向抑制ILK可以減輕成纖維細(xì)胞活化和小鼠的腹膜纖維化。
圖3：損傷間皮細(xì)胞來(lái)源EVs的功能探討
最后，研究者發(fā)現(xiàn)ILK在纖維化的腹膜組織中表達(dá)上調(diào)，ILK陽(yáng)性EVs的比例在長(zhǎng)期腹膜透析患者的腹透流出液中升高。ILK陽(yáng)性EVs的比例與腹膜功能和TGF-β1的表達(dá)水平呈正相關(guān)。這些結(jié)果表明ILK陽(yáng)性的EVs可能是預(yù)測(cè)腹膜透析患者腹膜功能失調(diào)和纖維化發(fā)生的潛在生物標(biāo)志物（圖4）。
圖4：ILK陽(yáng)性EVs可提示腹膜功能的變化
該研究揭示了損傷的腹膜間皮細(xì)胞分泌的EVs，通過(guò)傳遞ILK蛋白激活了腹膜駐留的成纖維細(xì)胞，進(jìn)而促進(jìn)了腹膜纖維化（圖4）。ILK陽(yáng)性的EVs可作為腹膜透析患者腹膜功能狀態(tài)的生物標(biāo)志物和治療腹膜纖維化的潛在靶點(diǎn)。
圖5：損傷腹膜間皮細(xì)胞以EVs依賴(lài)的方式調(diào)控成纖維細(xì)胞活化示意圖
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中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院腎內(nèi)科彭暉教授和葉增純副主任醫(yī)師為該文的通訊作者，腎內(nèi)科博士研究生黃強(qiáng)為第一作者，腎內(nèi)科博士研究生孫宇翔、彭隆和孫娟為該文的共同第一作者。該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(82170762)、廣東省自然科學(xué)基金(2022A1515012637)、廣東省科學(xué)技術(shù)基金-省企聯(lián)合基金-重點(diǎn)項(xiàng)目(2021B1515230005)的資助。
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論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/jev2.12334
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JEV(Journal of Extracellular Vesicle）是國(guó)際細(xì)胞外囊泡協(xié)會(huì)的會(huì)刊，該期刊由法國(guó)居里研究院著名的Clotilde Thery教授領(lǐng)銜主編，是外囊泡研究領(lǐng)域的頂級(jí)期刊。該刊自2014年創(chuàng)刊以來(lái)，提供了一個(gè)關(guān)于細(xì)胞外囊泡的化學(xué)、生物學(xué)和/或應(yīng)用（包括臨床使用）的研究交流平臺(tái)，受到多個(gè)領(lǐng)域?qū)W者們的高度認(rèn)可和廣泛關(guān)注。
中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院腎內(nèi)科是國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科和廣東省臨床重點(diǎn)專(zhuān)科，首批博士點(diǎn)授權(quán)學(xué)科，博士后科研流動(dòng)站，目前是集醫(yī)教研于一體的腎臟病診治中心。彭暉教授的研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事腹膜透析、慢性腎臟病及其并發(fā)癥的發(fā)病機(jī)制與防治研究，在Sci Transl Med, Nat Commun, J Cachexia, Sarcopenia Muscle, J Am Soc Nephrol等專(zhuān)業(yè)期刊發(fā)表SCI論文50余篇。
