腹膜纖維化是終末期腎病患者接受腹膜透析（PD）時面臨的主要臨床挑戰，長期腹膜透析導致患者的腹膜間皮細胞衰老，但其潛在機制尚未完全闡明。近期南方醫科大學南方醫院周麗麗、艾軍教授團隊聯合中山大學附屬第五醫院王成教授團隊在Military Medical Research (IF 22.9)上發表文章“β-catenin initiates peritoneal fibrosis by triggering mitochondrial fission-mediated mesothelial cell senescence fate transition”，發現β-catenin-Drp1-TGF-β1軸是腹膜纖維化發生和進展的關鍵介質。

病毒產品  AAV1-CMV-Cre-GFP；AAV1-control

實驗動物  8周齡雄性β-catenin^loxP/loxP小鼠

注射方式  腹腔注射

注射劑量  1× 10¹¹ vg/g

蛋白印跡和免疫熒光證實AAV1-Cre成功敲除β-連環蛋白

作者發現長期PD患者的腹膜間皮細胞發生衰老，并且間皮細胞中的β-連環蛋白和TGF-β信號傳導增加。作者進一步研究了間皮細胞衰老的關鍵機制，發現在長期PD患者組中，間皮細胞中β-連環蛋白、細胞衰老信號傳導和TGF-β的產生增加，并伴隨著與線粒體分裂相關的基因的上調。此外透射電子顯微鏡觀察到長期PD導致間皮細胞中碎片化的線粒體增加；染色結果顯示間皮細胞中的Drp1和mtROS增加；蛋白質印跡分析顯示線粒體輸入受體亞基TOM20同源物、線粒體外膜標記物減少，Drp1上調；共染色顯示間皮細胞層mtROS產生和Drp1表達增加；RNA測序顯示β-連環蛋白上調了多種衰老相關通路，并伴有線粒體裂變。這些結果表明β-連環蛋白誘導間皮細胞衰老和線粒體分裂，從而參與細胞衰老過程。機制研究發現β-連環蛋白促進Drp1表達，誘導間皮細胞分泌TGF-β1，激活成纖維細胞中的Smad信號通路，導致肌成纖維細胞激活和腹膜纖維化。

為了進一步研究β-連環蛋白在腹膜纖維化中的作用，作者使用AAV1-Cre-GFP構建了β-連環蛋白敲除小鼠，發現PDF（腹膜透析液）處理小鼠會誘導mtROS產生，并導致Drp1和TGF-β1表達增加，但這些效應在β-連環蛋白敲除小鼠中顯著減弱。此外PDF+AAV1-Ctrl組小鼠中發現Drp1和TGF-β1與β-連環蛋白強烈共定位，進一步支持β-catenin-Drp1-TGF-β1軸在腹膜損傷中的關鍵作用。作者進一步評估了細胞衰老標志物p16^INK4A和γH2AX的表達，發現其水平在β-連環蛋白敲除小鼠中顯著降低，在PDF處理小鼠中，p16^INK4A和SA-β-gal陽性細胞均顯著增加，但在β-連環蛋白敲除小鼠中顯著減少。這些結果證明β-連環蛋白在間皮細胞衰老中發揮著關鍵作用，并且與線粒體裂變和TGF-β1分泌密切相關。

作者用達沙替尼和槲皮素(D+Q)治療PDF小鼠，發現PDF處理小鼠表現出明顯的衰老表型，其特征是SA-β-gal活性升高以及p16^INK4A、p53和p21表達增加，D+Q治療顯著減少了細胞衰老的標志物。組織學分析表明，D+Q治療減弱了PDF引起的腹膜厚度增加，蛋白質印跡分析證實D+Q治療組中纖維化標志物的表達受到抑制。作者還評估了D+Q對β-catenin-Drp1-TGF-β1信號軸的影響，發現D+Q治療有效抑制了β-連環蛋白、MMP-7、Drp1和TGF-β1表達的上調，同時保留了Tomm20的表達。免疫染色結果表明，D+Q治療小鼠的β-連環蛋白、mtROS產生、Drp1和TGF-β1/α-SMA的水平受到抑制，而E-鈣粘蛋白則得到恢復。這些結果表明，細胞衰老和β-catenin-Drp1-TGF-β1通路形成了一個相互循環，加速腹膜纖維化。

本研究發現長期腹膜透析患者的腹膜透析流出物和腹膜活檢中，衰老間皮細胞增多，并且衰老間皮細胞和成纖維細胞之間出現更多的通訊信號，并證明間皮細胞衰老強烈促進腹膜纖維化。在機制上，β-catenin-Drp1-TGF-β1軸是腹膜纖維化發生和進展的關鍵介質。這為理解腹膜纖維化的機制提供了新的見解，并提供了腹膜纖維化治療的新策略。