Ta kontakt med:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Nyreepitelmålrettet mitokondriell transkripsjonsfaktor A-mangel resulterer i progressiv mitokondriell utarming assosiert med den alvorlige cystiske sykdommen--Del I

Ken Ishii^1,2,11 et al

Unormal mitokondriell funksjon er et godt anerkjent trekk ved akutt og kronisknyre sykdommer. For å få innsikt i rollen til mitokondrier inyrehomeostase og patogenese, målrettet vi mitokondriell transkripsjonsfaktor A (TFAM), et protein som kreves for mitokondriell DNA-replikasjon og transkripsjon som spiller en kritisk rolle i opprettholdelsen av mitokondriell masse og funksjon. For å undersøke konsekvensene av forstyrret mitokondriefunksjon inyreepitelceller, inaktiverte vi TFAM i sinus oculis-relatert homeobox 2-uttrykkernyrestamceller. TFAM-mangel resulterte i betydelig redusert mitokondriell genuttrykk, mitokondriell utarming, hemming av nefronmodning og utvikling av alvorlig postnatal cystisk sykdom, som resulterte i for tidlig død. Dette var assosiert med unormal mitokondriell morfologi, en reduksjon i oksygenforbruk og økt glykolytisk fluks. Videre fant vi at TFAM-ekspresjon ble redusert hos murine og menneskerpolycystiske nyrer, som ble ledsaget av mitokondriell utarming. Dermed tyder våre data på at dysregulering av TFAM-uttrykk og mitokondriell uttømming er molekylære trekk vednyrecystisk sykdom som kan bidra til patogenesen.

SØKEORD: glykolyse; nyreutvikling; mitokondrier;polycystisk nyresykdom; TFAM

cistancheer bra forpolycystisk nyresykdom

Oversettelseserklæring

Vi har brukt musegenetikk for å forstå rollen til mitokondriell dysfunksjon inyrehomeostase. Inaktivering av mitokondriell transkripsjonsfaktor A (TFAM) i sinus oculis-relaterte homeobox 2 epiteliale stamceller resulterte inyrefeilpå grunn av alvorligpolycystisk nyre sykdom. Våre funn viser at progressiv mitokondriell dysfunksjon er assosiert med defekt epiteldifferensiering ognyrecystogenese. Videre etablerte vi at TFAM-uttrykk og mitokondrienummer ble redusert hos menneskerpolycystisk nyrevev. Våre studier tyder på at terapeutiske strategier, som tar sikte på å forbedre mitokondriell helse, kan være gunstig i behandlingen av pasienter med autosomal dominantpolycystisk nyresykdom.

Mitokondriell (mt) dysfunksjon er et velkjent patologisk trekk som er vanlignyre sykdommerog kan utløse cellulær skade, betennelse og fibrose.1 Inyre, tubulære epitelceller er svært avhengige av adenosintrifosfat (ATP) generert fra oksidativ fosforylering (OXPHOS) fordi de utfører flere energikrevende epiteltransportfunksjoner. Derfor er næring for effektiv mt ATP-produksjon avgjørende for normal nyrefunksjon og systemisk elektrolytthomeostase. I tillegg tyder nyere bevis på at mitokondrier har en viktig rolle i genregulering, cellulær signalering og celledifferensiering via generering av intermediære metabolitter og reaktive oksygenarter (ROS).nyresykdommerer ikke godt forstått.

For å undersøke mt-funksjon inyrehomeostase og patogenese, målrettet vi mitokondriell transkripsjonsfaktor A (TFAM). TFAM er en kjernekodet faktor som er essensiell for mt-funksjon, opprettholdelse av mt-kopinummer og strukturell stabilitet av mt-DNA fordi den regulerer replikasjon og transkripsjon av mt-genomet ved å bøye promoter-DNA.3,4 Pattedyr mt-DNA inneholder 37 gener, 13 hvorav koder for proteinunderenheter i respiratorkjedekomplekset, 22 koder for overførings-RNA og 2 ribosomale RNA-er.3 TFAM er således direkte involvert i reguleringen av mt-elektrontransport og ATP-syntese via transkripsjon av gener som mitokondriekodet cytokrom b ( MT-CYB), mitokondrielt kodet cytokrom c-oksidase-underenhet 1 (MT-CO1) og mitokondrielt kodet ATP-syntasemembran-underenhet 6 (MTATP6).3,5Uten TFAM mister celler sin evne til å produsere ATP via OXPHOS, kan ikke generere betydelige mengder mt. ROS, og blir gradvis utarmet for mitokondrier.6–9 Genetiske studier har vist at TFAM er avgjørende for normal embryogenese fordi global homozygot Tfam-inaktivering resulterte i intrauterin dødelighet innen embryonal dag 10.5, mens heterozygot mangel, selv om den reduserte antallet kopityper med ~40 prosent og førte til respiratorisk kjedemangel, ikke førte til embryonal dødelighet.6 Derfor er genetisk målretting av TFAM en nyttig eksperimentell strategi for å undersøke rollen av progressiv mt-dysfunksjon i cellulær differensiering og vevshomeostase. Celletypespesifikk betinget inaktivering av Tfam antydet at OXPHOS- og/eller mt ROS-generering er avgjørende for cellulær differensiering, funksjon og normal fysiologi.6–10

Primære mt lidelser på grunn av kjernefysiske eller mt genmutasjoner kan presentere mednyre sykdomoftest manifestert som tubulointerstitiell skade eller isolert tubulær dysfunksjon.11,12 Selv om de er involvert i patogenesen av visse menneskelige sykdommer som nevrodegenerative lidelser,13 forårsaker spesifikke mutasjoner i TFAMnyresykdom er ikke rapportert. Nylig har redusert TFAM-uttrykk blitt knyttet til kronisknyresykdom. Tap av mt-integritet på grunn av Tfam-inaktivering forårsaket tubulointerstitiell sykdom ognyre feilhos mus, noe som delvis skyldtes aktivering av mt DNA-stressindusert syklisk GMP-AMP-syntase (cGAS) – stimulator av interferon-gener (STING)-avhengige inflammatoriske responser.14

Her rapporterer vi at mus med betinget Tfam-inaktivering i sinus oculis-relatert homeobox 2 (SIX2)-uttrykkende nefron-progenitorceller15 utvikler alvorlig cystisk sykdom og dør for tidlig avnyrefeilsom unge unge mus.Tfam^-/- mus ble karakterisert av defekter i nefronmodning, som var assosiert med mt-utarming, en reduksjon i OXPHOS og et metabolsk skifte mot glykolyse iTfam^-/- nyreepitel. Gitt alvorlighetsgraden av cystisk sykdom iTfam^-/- mus, analyserte vi 2 musemodeller avpolycystisk nyresykdom(PKD), som skyldes mutasjoner i enten polycystin-1 (PKD(polycystisk nyresykdom)1) eller cystin-1 (Cys1), samt humant vev fra pasienter med autosomal dominant polycystisk nyresykdom (ADPKD). Det slår vi fastTfam^-/- er dysregulert i cyster fra både murin og human PKD(polycystisk nyresykdom), vev. Samlet tyder våre studier på at TFAM-dysregulering og mt-deplesjon er karakteristiske trekk vednyrecystiske sykdommer og kan ha en medvirkende rolle i deres patogenes.

cistancheer bra forpolycystisk nyresykdom

RESULTATER

Tfam-inaktivering i SIX2-avstamningsceller forårsaker alvorlig cystisk sykdom som resulterer inyrefeilFor å undersøke mt funksjon inyreepitel, inaktiverte vi Tfam i SIX2-uttrykkende stamceller, som gir opphav til alle nefronsegmenter, unntatt samlekanalen (CD).15 For dette krysset vi Tfam floksede allelen med bakterielle kunstige kromosomtransgene mus som uttrykker et forbedret grønt fluorescerende protein/Cre-rekombinase-fusjonsprotein (eGFP/Cre) under transkripsjonskontroll av Six2-promotoren (Figur 1a).16 Mus homozygote for Tfam floksede allelen og heterozygote for eGFP/Cre-transgenet (Seks2-eGFP/Cretg/^{tg pluss}; Tfam^fl/fl) er herfra referert til som Six2-Tfam^-/- mutanter. Seks2-Tfam^-/- mus ble født i forventede Mendelske forhold og kunne ikke skilles fra Cre-kullsvennkontroller ved visuell inspeksjon ved fødselen. Men forskjeller i kroppsvekt mellom seks2-Tfam^-/- mutanter og Cre-kullkameratkontroller ble synlige etter fødselsdag (P) 14 (5,7 pluss -0,3 g for mutanter vs. 7,5 pluss -0,3 g for kontroller, n=4 hver, P =0.004; tilleggstabell S1). Seks2-Tfam^-/- mutante mus ble karakterisert ved forstørredenyrersammenlignet med kontroller (nyre/kroppsvektforhold på 1,45 prosent pluss -0,19 prosent for mutanter vs. 0,60 prosent pluss - 0,02 prosent for kontroll, n {{8} } hver, P < 0,001;="" figur="" 1b,="" tilleggstabell="" s1)="" og="" døde="" mellom="" alder="" p20="" og="" p30="" (figur="" 1b).="" juvenil="" dødelighet="" i="" mutantkohorten="" var="" assosiert="">nyrefeilfra alvorlig cystisk sykdom med urea-nitrogennivåer i blodet på 68,40 pluss -5,32 mg/dl for mutante mus versus 16.8 2.0 mg/dl for kontroller ( henholdsvis n= 6 og 7; P < 0.0001;="" figur="" 1b="" og="" c).="" videre="" utviklet="" seks2-tfam/mutanter="" betydelig="" albuminuri="" (urinalbumin/kreatininforhold="" 43,58="" pluss="" -362.475,18="" mg/g="" i="" seks2-tfam/mutanter="" vs.="" 3,39="" mg/g="" i="" kontroller="" ved="" henholdsvis="" p14,="" n="6" og="" 10;="" p="">< 0,0001).="" dette="" er="" i="" samsvar="" med="" ekspresjonsmønsteret="" til="" cre-rekombinase="" i="" six2="" nefron="" stamceller,="" som="" gir="" opphav="" til="" cap="">nyretubuli og podocytter.15 I motsetning til seks2-Tfam^-/- mutanter, mus med heterozygot Tfam-mangel i SIX2 stamceller utviklet seg normalt, var fertile og utviklet seg ikke åpenlystnyresykdom(Supplerende figur S1).

Figur 1|Tfam-inaktivering i SIX2-celler resulterer i alvorlig cystisk sykdom og nyresvikt. (a) Et skjema som illustrerer den eksperimentelle tilnærmingen og plasseringen av målrettede sekvenser i Tfam floxed allelen. Polymerasekjedereaksjonsanalyse av totalt genomisk nyre-DNA isolert fra kullkameratkontroll (Cre ) og seks2-Tfam^-/-mus i en alder av postnatal dag (P) 7; den ikke-rekombinerende Tfam floksede allelen er betegnet med 2-lox (2); det rekombinerte allelet av 1-lox, villtype-allelen etter wt; þ eller - indikerer tilstedeværelse eller fravær av Six2-eGFP/Cre-transgenet. (b) Venstre paneler, fotografier av nyrer fra Cre Control og Six2-Tfam^-/- mus i en alder av P20. Nyrevekter (KW) er uttrykt som en prosentandel av kroppsvekt (BW) (n= 4–14). Høyre paneler, nivåer av urea-nitrogen (BUN) i blodet i Cre kullkameratkontroll (co) og Six2-Tfam^-/-mus i alder P7 (henholdsvis n=7 og 6) og Kaplan-Meier overlevelseskurver for Cre-kontroll og seks2-Tfam^-/- mus sammenlignet med log-rank test (n=10–13). (c) Representative bilder av formalinfikserte, parafininnstøpte nyreseksjoner fra Cre control og Six2-Tfam^-/-mus i alder P7 og P29 farget med hematoxylin og eosin (H&E) og analysert ved immunhistokjemi for a-glattmuskelaktin (ACTA2) og klyngedifferensiering (CD) antigen 31. Talltegn viser cystiske strukturer og stjerner viser glomeruli. Stolper ¼ 1 mm for hele nyretverrsnitt, 100 mm for høyeffekts H&E-bilder og 50 mm for IHC-bilder. Data er uttrykt som gjennomsnittlig pluss - SEM og ble analysert med den 2-tailed Student's t-test. ***P < 0,001.="" for="" å="" optimalisere="" visningen="" av="" dette="" bildet,="" se="" nettversjonen="" av="" denne="" artikkelen="" på="">

Analysen av seks2-Tfam^-/- mus, som også uttrykte ROSA26-ACTB-tdTomato,-eGFP Cre-reporterallelen, her referert til som Six2-mT/mG;Tfam^-/- mus, noe som indikerer at de aller fleste cystiske strukturer iTfam^-/- nyrene ble avledet fra celler med en historie med Six2-eGFP/Cre-ekspresjon (tilleggsfigur S2). Cyster i seks2-Tfam^-/- nyrerviste tegn på spredning som demonstrert ved tilstedeværelsen av Ki67-positive cyste-fôr-epitelceller (i gjennomsnitt w40 prosent av alle cyste-fôr-epitelceller), mens celler positive for spaltet caspase 3 ikke ble oppdaget i cyster (tilleggsfigur S3) ). Disse funnene stemmer overens med økte fosforylerte ekstracellulær signalregulert kinase (p-ERK) og b-catenin nivåer hos seks2-Tfam^-/- nyrevev (Supplerende figur S3). Til sammen indikerer dataene våre at seks2-Tfam^-/- nyrer viser molekylære egenskaper som ofte er forbundet mednyrecystiske sykdommer.

Figur 3 |Tfam^-/-cyster uttrykker ikke vanlige nefronsegmentspesifikke markører. (a) Representative bilder av formalinfikserte, parafininnstøpte nyreseksjoner fra seks2-mT/mG;Tfam^-/-mice at age postnatal day (P) 14 stained for enhanced green fluorescent protein (eGFP), megalin, uromodulin, thiazide-sensitive sodium chloride cotransporter (NCC), and aquaporin 2 (AQP2) by immunofluorescence (IF). 4',6-diamidino-2-phenylindole was used for nuclear staining (blue fluorescence). Arrows depict tubular structures expressing respective nephron segment-specific markers. Nephron segment marker expression was assessed in cysts with a maximal diameter of >50 mm. (b) Representative bilder av formalinfikserte, parafininnstøpte nyreseksjoner fra seks2-mT/mG;Tfam^-/-mus i alder P14 farget for eGFP og uromodulin av IF. Stjerner viser cyster med intraluminalt uromodulin. Tilstedeværelsen av intraluminalt uromodulin ble undersøkt i cyster med en maksimal diameter på enten 50–100μm eller i cyster større enn 100 mm i maksimal diameter. Stolper=(a,b) 100 mm. For å optimalisere visningen av dette bildet, se nettversjonen av denne artikkelen påwww.kidney-international.org.

cistancheer bra fornyre

Nefronmodning er defekt i Six2-Tfam^-/-mus

Fordi det kan ta opptil flere uker før mus med vevsspesifikk Tfam-inaktivering utvikler patologi,17 undersøkte vi deretter tidsforløpet tilnyresykdomsutvikling hos seks2-Tfam^-/-mus. Vi samlet inn nyrer fra kontrollmus og mutante mus i alderen P0, P7 og P14 og brukte histologiske metoder, immunfluorescens (IF)-farging og genekspresjonsanalyse i sin helhetnyreutdrag for vurdering. IF-farging for SIX2 og E-cadherin i alder P0 viste at nyrer fra kontroll og seks2-Tfam^-/-var histologisk like. Dannelsen av kortikale nefrogene sonestrukturer, slik som SIX2þ cap mesenchyme, E-cadherin-uttrykkende ureteriske tips, og begynnende nefronstrukturer som f.eks.nyrevesikler og kommaformede og S-formede kropper ble ikke blokkert i seks2-Tfam^-/-nyrer (Figur 2a). Disse histologiske funnene stemte overens med ekspresjonsnivåene til gener som koder for nefrogene markører. Six2, paret boks 2 (Pax2), LIM homeobox protein 1 (Lhx1) og spaltlignende transkripsjonsfaktor 1 (Sall1) mRNA-nivåer var ikke signifikant forskjellig mellom kontroll og seks2-Tfam^-/- mus totaltnyrehomogenater fra P0nyrer(Figur 2b). Dette antydet at TFAM-inaktivering i SIX2 nefronforfedre ikke påvirket dannelsen av nefrogene strukturer signifikant.

Selv om nydannelse av nefronstruktur ikke ble hemmet, indikerte farging med alcian blue/periodic acid–Schiff og lotus tetragonolobus-lektin defekt terminal nefronmodning hos seks2-Tfam^-/-mus i alder P{{0}}. Alcian blue/periodic acid–Schiff, som farger tubulære basalmembraner og børstekant, og lotus tetragonolobus-lektin, som identifiserer spesifikke oligosakkarider i børstekanten til proksimale tubuliceller, ble begge redusert i mutante nyrer. Figur 2c viser alcian blue/periodic acid– Schiff-farging ved P0-, P7- og P14-tidspunktene. Lotus tetragonolobus lektinhistokjemi og IF-farging for Wilms tumor 1-protein ved P{{10}}-, P7- og P14-tidspunktene er vist i tilleggsfigur S4. Ved alder P0 var det relative området som farget positivt med lotus tetragonolobus-lektin 2,10 prosent, 0,51 prosent og {{30}},39 prosent 0,1 prosent ved alder P7 mot henholdsvis 6,25 prosent 0,28 prosent og 6,2 prosent 1,1 prosent for kontroller (henholdsvis n ¼ 3–4, P ¼ 0,0004 og 0,0007; Supplerende figur S4). I samsvar med disse histologiske funnene er den betydelige reduksjonen i ekspresjonen av gener som koder for glomerulære og nefronsegmentspesifikke markører podocin, nefrin, aquaporin 1 (Aqp1), natrium-fosfat-kotransporter 2a (NaPi2a), uromodulin, natrium-kaliumklorid-kotransportør 22. Nkcc2), og tiazid-sensitive natriumklorid-kotransporter (Ncc) i seks2-Tfam^-/-mus (figur 2b). Til sammen antyder disse dataene at seks2-Tfam^-/- nyrerviser en progressiv reduksjon i antall modne proksimale nefronsegmenter og glomeruli.

Fordi seks2-eGFP/Cre-aktivitet resulterer i TFAM-mangelfulle cap-mesenkym-avledede nefronsegmenter, spådde vi at modningen av CD-epitelceller, som er ureteriske knopper-avledet, ikke ville bli påvirket i seks{{2} }Tfam^-/-nyrer. I samsvar med denne oppfatningen er at farging med Dolichos biflorus agglutinin, som reagerer med N-acetyl-D-galaktose i distale tubuli og CD, indikerte en relativ overrepresentasjon av Dolichos biflorus agglutinin-positive strukturer i seks2-Tfam^-/-nyrer. Ved alder P7 utgjorde positivt fargede områder for Dolichos biflorus agglutinin 13,91 prosent 0,9 prosent av det totale arealet for mutanter mot 1,93 prosent 0,1 prosent for kontrollen (n ¼ 3, P ¼ { {10}}.0002; Supplerende figur S4). mRNA-ekspresjon av natriumkanalepitel 1 alfa-underenhet (Scnn1a) eller aquaporin 2 (Aqp2), som begge er uttrykt i CD-epitelceller, ble ikke signifikant redusert sammenlignet med kontrollen (figur 2b). I motsetning til seks2-Tfam^-/-nyrer, Tfam-inaktivering i homeobox B7 (HOXB7) stamceller, som gir opphav til CD-epitelceller, noe som resulterer i tap av CD-nefronmarkøruttrykk og mild tubulær dilatasjon, men ikke cystogenese (tilleggsfigur S5). Samlet indikerer dataene våre at tapet av TFAM-funksjon i SIX2 stamceller ikke blokkerer utviklingen av begynnende nefronstrukturer, men hemmer terminal nefronmodning.

Tfam^-/-cyster er mangelfulle i vanlige nefronsegmentmarkører

For å karakterisere den histogenetiske opprinnelsen tilTfam^-/- nyrecyster, utførte vi IF-analyser avTfam^-/- nyrerat age P14 and examined the expression of nephron segment markers megalin (proximal tubule), uromodulin (medullary thick ascending limb of Henle), thiazide sensitive sodium chloride cotransporter (distal tubule), and aquaporin 2 (CD). The majority of cysts with a maximal diameter of >50 mm did not express these segment-specific markers, indicating a lack of cellular differentiation (Figure 3a, Supplementary Figure S6). Furthermore, approximately 50% of cysts with a maximal diameter of >50 mm var preget av intraluminale avleiringer av uromodulin, noe som antydet opprinnelse fra nefronsegmenter distalt for den proksimale tubuli og den synkende løkken til Henle (figur 3b).

Progressive abnormiteter i mt-funksjon og morfologi iTfam^-/- epitelceller

For å karakterisere tidsforløpet av de metabolske konsekvensene av Tfam-sletting, undersøkte vi først mRNA-nivåer av Tfam og TFAM-regulert mt-Co1, mt-Cyb og mt-Atp6 iTfam^-/- nyreri alder P0, P7 og P14. Som forventet ble Tfam, mt-Co1, mt-Cyb og mt-Atp6 mRNA-nivåer betydelig redusert (figur 4a).Tfam^-/-epitelceller merket med eGFP (Seks {0}}mT/mG; Tfam / mus) viste en betydelig reduksjon i MT-CO1-proteinekspresjon (tilleggsfigur S7). Mt-DNA-kopitallet ble redusert med 63 prosent, noe som samsvarer med mt-utarming, et kjennetegn på TFAM-mangel (Figur 4a). I motsetning til dette ble ikke uttrykket av kjernefysiske gener som koder for nikotinamid-adenin-dinukleotid: ubiquinon oxidoreductase core subunit 3 (Ndufs3) og succinat dehydrogenase complex flavoprotein subunit A (Sdha) påvirket i alder P0, men ble redusert i alder P7 og P14afigure (Figure). Disse funnene fra mt-genet og proteinanalysen er i samsvar med det progressive tapet av mt-kopinummer i Tfam / epitel.

Vi undersøkte deretter de metabolske effektene av Tfam-inaktivering i primære proksimale tubuli-epitelceller (PTECs) isolert i alder P7.Tfam^-/- PTEC-er viste betydelige reduksjoner i basal oksygenforbruk (40.77 4.10 for mutanter vs. 61.75 5.18 pmol/min/104 celler for kontroller, n=3 hver, P =0.034), ATP-koblet respirasjon (33.11 3.91 for mutanter vs. 46.92 4.91 pmol/min/104 celler for kontroller, n{{18} } hver, P=0.093), maksimal respirasjon (116.8 14.19 for mutanter vs. 225.5 13.55 pmol/min/104 celler for kontroller, n{{ 28}} hver, P=0.005), og ekstra respirasjonskapasitet (76.05 10.18 for mutanter vs. 163.7 8.61 pmol/min/104 celler for kontroller , n =3 hver, P=0.003; figur 4b).

For ytterligere å karakterisere graden av mt uttømming og skade, undersøkte viTfam^-/- nyrerved transmisjonselektronmikroskopi og {{0}}dimensjonal strukturert belysningsmikroskopi (3D SIM). I alder P7 viste mitokondrier uregelmessige former og ballongdannelse, som er i samsvar med tidligere funn hos Tfam knockout-mus. Transmisjonselektronmikroskopisk analyse indikerte at strukturelle abnormiteter av mitokondrier, som økt størrelse og unormale cristae, utviklet seg postnatalt fordi de morfologiske forskjellene mellom mutanter og kontrollen var mindre tydelige ved alder P0 og ble mer alvorlig med alderen (Figur 4c) ). 3D SIM ble brukt til å undersøke mt volum og nettverksstørrelse i seks2-mT/mG; Tfam / mutanter sammenlignet med seks2-mT/mG kontrollmus i alder P7; mt volum ble målt i tverrsnitt på 5 til 8 tubuli per seksjon, og undersøkte 25 til 4 0 eGFP-positive kortikale epitelceller farget for spenningsavhengig anionselektiv kanal 1 ved IF-farging. Vi fant at det totale mt-volumet per eGFP-positiv celle ble betydelig redusert (62.66 16.46 mm3/celle for mutanter vs. 177.4 30.17 mm3/celle for kontroller, n ¼ 3 hver , P ¼ 0.0289) og var assosiert med en endring i forholdet mellom totalt mt-volum per totalt cellevolum fra 0.230 0.01 i kontroller til 0.{{ 33}}.016 i seks2-Tfam / mutanter (n ¼ 3 hver, P ¼ 0,0017; figur 4c). Den maksimale mt-nettverksstørrelsen, som måler det største mt-nettverket som er påtruffet i alle undersøkte eGFP-positive celler, ble redusert i seks2-Tfam^-/- nyrer(143.2 23.2 mm3 for mutanter vs. 318.3 49.45 mm3 for kontroller, n ¼ 3 hver, P ¼ 0.0327). Til sammen er ultrastrukturelle og SIM-funn og funnene fra mt-gen- og proteinanalyse i samsvar med progressivt tap av mt-kopinummer iTfam^-/- epitel.

Cistancheer bra forpolycystisk nyresykdom

TFAM-mangel forskyver nyreepitelmetabolismen mot glykolyse

PTEC-er inyrebruker fettsyre-b-oksidasjon og OXPHOS for ATP-generering og er glukoneogenetiske.18 For å få ytterligere innsikt i metabolske endringer assosiert med Tfam-inaktivering, utførte vi RNA-sekvenseringsanalyse avnyrerfra seks2-Tfam^-/-og Cre kullkamerat kontrollmus i alder P7. Vi fant at sentrale regulatoriske gener involvert i glykolyse, slik som heksokinase 2 (Hk2) og enolase 2 (Eno2), ble oppregulert. I motsetning til dette ble uttrykket av de fleste gener involvert i trikarboksylsyresyklusen redusert (f.eks. isocitrat dehydrogenase 1 [Idh1]), og det samme var uttrykket av gener involvert i fettsyre b-oksidasjon, slik som acetyl-koenzym A acyltransferase 1B ( Acaa1b), middels kjede acyl-koenzym A-dehydrogenase (Acadm) (figur 5a og b, tilleggsfigur S8). I samsvar med redusert ekspresjon av gener involvert i trikarboksylsyresyklus-oksidasjonsgenene var akkumulering av nøytrale lipider som ble oppdaget av oljerød O-farging i frossennyreseksjoner ved alder P14 (Figur 5c).

Redusert TFAM-ekspresjon i murint og humant PKD-vev er assosiert med mt-utarming

Fordi seks2-Tfam^-/- nyrerhadde en sterk likhet med PKD(polycystisk nyresykdom) nyrer, vurderte vi deretter om TFAM var dysregulert i PKD(polycystisk nyresykdom)vev. Vi undersøkte først TFAM og TFAM regulert genuttrykk i 2 veletablerte genetiske PKD musemodeller. Tfam mRNA-nivåer ble betydelig redusert i helnyrehomogenater fra Pkd^-/- og Cys^cpk/cpkmus, som bærer mutasjoner i enten PKD1(polycystisk nyresykdom)eller Cys1. Dette var assosiert med en reduksjon i uttrykket av mitokondrielt og kjernefysisk-kodede mt-gener samt dysregulert glykolytisk genuttrykk. Ligner på Six2-Tfam^-/-nyrer, PKD(polycystisk nyresykdom)^-/- og Cys^cpk/cpk nyrerble karakterisert ved forhøyede Eno2 og Hk2 og signifikant reduserte fosfoglyseratkinase (Pgk) 1, pyruvat dehydrogenase kinase (Pdk) 1 og Pdk4 transkripsjonsnivåer (Figur 6a). TFAM-proteinekspresjon, vurdert ved IF-farging, ble redusert i cysteforing av epitelceller sammenlignet med epitelceller fra tilstøtende ikke-cystiske tubuli (figur 6b). Dette var assosiert med redusert mt-Co1- og mt-Atp6-ekspresjon ved RNA-fluorescens in situ-hybridisering (figur 6b, tilleggsfigur S9); mt-volum, bestemt av 3D SIM, ble redusert med 55 prosent sammenlignet med enten epitelceller fra tilstøtende, ikke-cystiske tubuli eller PTEC-er fra normal kontrollnyrer. Forskjeller i mt-volum mellom normale kontroll-PTEC-er og PTEC-er fra ikke-cystiske tubuli ble ikke funnet (figur 6c).

For å undersøke om tapet av TFAM-ekspresjon er et vanlig molekylært trekk ved human PKD(polycystisk nyresykdom), analyserte vi nefrektomiprøver fra 5 ADPKD-pasienter ved immunhistokjemi, IF-farging, RNA-fluorescens in situ-hybridisering og 3D SIM. Redusert TFAM-uttrykk ble observert hos 75,2 prosent pluss -7,5 prosent avnyrecyster analysert ved immunhistokjemi. Dette var assosiert med et redusert uttrykk av MT-CO1 og MT-ATP6 ved RNA-fluorescens in situ-hybridisering (figur 7a, tilleggsfigur S10); mt volum i cysteforing av epitelceller ble redusert med ca. 70 prosent som vurdert ved 3D SIM (Figur 7b). Samlet analyse av 2 PKD(polycystisk nyresykdom)musemodeller og humant ADPKD-vev antydet at TFAM-mangel og mt-utarming er vanlige funn i PKD(polycystisk nyresykdom)vev og vil sannsynligvis påvirke patogenesen avnyrecystisk sykdom.

cistanche er bra forpolycystisk nyresykdom

Diskusjon

Klikk her for informasjon om del II (diskusjon) av denne artikkelen.

Utdrag fra: 'Nyreepitelmålrettet mitokondriell transkripsjonsfaktor A-mangel resulterer i progressiv mitokondriell utarming assosiert med alvorlig cystisk sykdom ' av Ken Ishii1,2,11 et al.

---NyreInternational (2021) 99, 657–670