急性腎損傷(AKI)是一種病因廣泛，破壞性強，以腎功能急劇下降為特征的臨床綜合征，約10%-15%的住院患者及超過半數的重癥患者會受該疾病影響。隨著發病率的不斷攀升，AKI的早期診斷至關重要，能確保盡早干預或減輕不斷發展的腎臟損害。在過去，AKI的診斷主要基于血清肌酐的檢測，但對大多數種類的AKI而言，腎小球濾過率降低和肌酐水平升高已屬晚期且不敏感的指標。因此，僅依賴血清肌酐水平可能會導致AKI診療延誤從而導致不良結果。

近年來，新型急性腎損傷生物標志物IGFBP7已被美國食品藥品監督管理局批準用于臨床不同類型AKI的風險預測。IGFBP7是胰島素生長因子家族成員之一，不同于家族中其它蛋白1-6，對IGF的結合親和性較低。與此同時，IGFBP7更是一種存在于AKI患者體循環中的分泌蛋白，人們尚不清楚它是否在AKI進展中起關鍵調節作用。本研究的結果可能提高我們對IGFBP7在腎損傷中的作用的理解，并為AKI患者開發新的治療方法提供信息。

2022年6月，安徽醫科大學藥學院孟曉明教授研究團隊在國際期刊《腎臟國際 (Kidney International) 》上發表了題為《胰島素樣生長因子結合蛋白7通過減輕多聚ADP核糖聚合酶1的降解促進急性腎損傷 (Insulin-like growth factor binding protein 7 promotes acute kidney injury by alleviating poly ADP ribose polymerase 1 degradation) 》的研究論文。該研究論文分析了AKI患者、各類動物模型中血清、尿液以及腎臟中IGFBP7的表達變化和定位，通過構建IGFBP7全身性敲除、腎臟條件性敲除小鼠及基因回補實驗，發現IGFBP7促進腎臟炎癥和程序性死亡的新功能，并通過質譜找到了與IGFBP7相互作用的關鍵靶蛋白聚腺苷酸二磷酸核糖轉移酶-1（PARP1），并且通過拮抗泛素化E3連接酶環指蛋白4（RNF4），抑制PARP1泛素化降解，促進AKI的發生發展。該研究加深了人們對IGFBP7在腎臟損傷和炎癥中功能和機制的認識，也為早期預防和治療AKI提供了新的思路。

研究方法與結果

1.急性腎損傷中，人腎活檢、小鼠模型和TECs模型中IGFBP7表達增加

IHC顯示AKI患者組織中IGFBP7水平明顯升高，患者血清及尿液樣本中IGFBP7也同樣如此。血清IGFBP7水平與肌酐水平呈正相關。熒光染色表明順鉑或缺血再灌注誘導的損傷小鼠中IGFBP7水平同樣明顯升高，且IGFBP7定位于腎小管上皮。兩種小鼠模型中血清和尿液IGFBP7水平均升高，且IGFBP7在mRNA和蛋白水平均持續上調。體外研究同樣證實了經順鉑和缺氧復氧(H/R)刺激后誘導了IGFBP7產生。與此同時，結果顯示順鉑誘導c-Jun的表達具有時間依賴性，過表達c-Jun后顯著上調了順鉑誘導的HK2細胞IGFBP7蛋白水平。ChIP實驗結果證實，順鉑刺激增強了c-Jun與IGFBP7啟動子區域的結合。

2. IGFBP7的減少可預防順鉑、缺血再灌注及脂多糖誘導的腎功能障礙、損傷和炎癥

PCR、Western blot和IHC表明IGFBP7全身性敲除小鼠構建成功。PAS染色顯示敲除IGFBP7可以減輕順鉑等因素誘導的小鼠腎臟損傷。BUN和血清CRE水平反映了腎臟損傷的嚴重程度，同樣證實了上述結果。IGFBP7敲除后KIM-1蛋白表達明顯降低，IHC染色、Western blotting、real-time PCR和TUNEL染色顯示，IGFBP7敲除后KIM-1水平降低，炎癥細胞因子的產生減少，減弱了p65NF-kB的激活及AKI小鼠模型中的細胞程序性死亡。

3. 條件性敲除IGFBP7可減輕順鉑誘導的腎功能障礙、損傷和炎癥

ELISA結果表明條件性敲除IGFBP7的可降低順鉑誘導的AKI模型血、尿中IGFBP7的水平。故在AKI模型中，腎小管上皮細胞可能是IGFBP7產生的最重要來源。電鏡觀察顯示順鉑誘導的IGFBP7 FF組出現質膜破裂、細胞器腫脹、細胞器內容物丟失等病理現象，但在IGFBP7 cKO組得以緩解。同時，IGFBP7 cKO組中KIM-1、炎癥細胞因子和程序性細胞死亡水平也下調了。

4. 恢復全敲小鼠中IGFBP7后，順鉑誘導的腎損傷和炎癥加重

為了進一步闡明IGFBP7的關鍵功能，使用IGFBP7過表達腺相關病毒恢復了敲除小鼠中的IGFBP7的表達?；謴虸GFBP7表達后增加了BUN、血清CRE水平和腎臟損傷，IHC和Western blotting顯示恢復后誘導了KIM-1和炎癥細胞因子的產生，并激活p65 NF-kB通路和程序性細胞死亡。

5. IGFBP7與PARP1的BRCT結構域結合，并通過拮抗E3連接酶RNF4抑制PARP1的泛素化

LC-MS/MS結果表明順鉑誘導的HK2細胞中IGFBP7和PARP1結合評分顯著升高。Co-IP結果證實IGFBP7與順鉑刺激的HK2細胞中PARP1結合增強，IGFBP7或PARP1過表達后也增強。此外，Co-IP研究了IGFBP7與全長PARP1或各種截斷突變體之間的相互作用。結果表明，IGFBP7主要與PARP1的BRCT結構域相互作用。并且IGFBP7通過抑制蛋白酶介導的PARP1降解來增加PARP1的表達。

Co-IP結果確定IGFBP7上調后， PARP1泛素化水平降低。UbiBrowser預測了PARP1的泛素化區域，結果顯示泛素E3連接酶RNF4和IGFBP7與PARP1結合區域有大量重疊。特異性泛素E3連接酶RNF4可以靶向類泛素化修飾PARP-1，隨后被泛素蛋白酶體系統進行標記降解。IGFBP7上調顯著降低了PARP1和RNF4之間的相互作用強度。結果表明IGFBP7通過拮抗E3連接酶RNF4抑制PARP1的泛素化。

結 論

總之，結果表明在各種因素誘導的AKI中，IGFBP7在TECs中高度表達，其通過c-jun依賴機制表達升高，同時通過拮抗E3連接酶RNF4增加PARP1的表達，在體內和體外均可加重腎臟炎癥和損傷。這項研究強調了新型生物標志物IGFBP7信號通路在多個水平上的藥理靶向作用，如抑制IGFBP7/PARP1軸，可能代表未來新的AKI治療策略等。

吉凱助力

本文IGFBP7, PARP1和RNF4沉默質粒、IGFBP7過表達病毒均由吉凱基因提供，助力高水平科學研究。

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