pacs有什么用陈莉明教授团队研究再结硕果！探究PACS-2在糖尿病肾小管损伤中的保护作用-上海聚慕医疗器械有限公司

编者按：糖尿病肾病（Diabetic kidney diseases，DKD）是糖尿病最常见的微血管并发症之一，也是终末期肾病的主要原因，预防和延缓DKD进展已成为全球公共卫生问题。目前已有大量文献报道了肾小管病变在DKD发病机制中起着核心作用。天津医科大学朱宪彝纪念医院陈莉明教授团队开展并完成了一项“磷酸弗林酸性簇分选蛋白2（Phosphofurin acidic cluster sorting protein 2，PACS-2）在糖尿病肾小管损伤中的作用及机制研究”，全文于近日发表在Cell Death & Disease杂志。本文就该项研究内容进行介绍。

研究背景及方法

线粒体和内质网作为细胞中两个重要的膜结构细胞器，它们在结构和功能上均存在密切联系，电镜下可清楚观察到线粒体外膜和内质网膜紧密接触但不发生融合，这一结构称为线粒体相关内质网膜（Mitochondria-associated endoplasmic reticulum membrane，MAM）。研究发现，有多种蛋白富集于线粒体外膜与内质网膜之间，为两者的相互作用提供了空间基础，在细胞脂质代谢、钙信号调节、内质网应激、线粒体功能、细胞凋亡和自噬等细胞过程中发挥了重要作用。MAM结构和功能紊乱是多种疾病的重要病理机制，如神经退行性疾病、肥胖和胰岛素抵抗等。PACS-2是定位于MAM的一种重要蛋白，但目前尚不清楚PACS-2在糖尿病条件下如何调控肾小管上皮细胞功能。因此，该研究通过体内外实验探究了PACS-2的异常表达和MAM结构改变是否参与糖毒性介导的肾小管上皮细胞损伤。

研究结果

体内实验

in vivo

1型和2型糖尿病小鼠肾脏MAM区域减少且PACS-2表达下调

电镜结果显示，与各自的非糖尿病对照组相比，1型和2型糖尿病小鼠肾小管上皮细胞中MAM区域显著减少。PACS-2在胞浆、线粒体、MAM和内质网蛋白中都有分布，且1型和2型糖尿病小鼠肾脏各组分蛋白中PACS-2表达均明显下调。

Pacs-2基因敲除加重了糖尿病小鼠MAM结构破坏和肾脏损伤

Pacs-2基因敲除使糖尿病小鼠的尿蛋白水平进一步升高，且Pacs-2^-/-糖尿病组小鼠的糖尿病相关的肾小管病理改变及肾小管间质纤维化程度更为严重。透射电镜及原位PLA结果显示，Pacs-2^-/-糖尿病组小鼠肾小管上皮细胞中内质网与线粒体之间的连接较野生型糖尿病组小鼠更少。此外，Pacs-2基因敲除加重了糖尿病小鼠的肾脏内质网应激、线粒体功能障碍、细胞凋亡及肾脏纤维化。

PACS-2过表达增加了MAM区域且减轻了糖尿病肾脏损伤

与非治疗的糖尿病小鼠相比，PACS-2过表达治疗的糖尿病小鼠尿蛋白明显降低，糖尿病相关的肾小管改变及肾小管间质纤维化显著缓解。糖尿病小鼠肾小管上皮细胞中内质网与线粒体之间的连接在注射PACS-2过表达的腺病毒后有所增加。PACS-2过表达使糖尿病小鼠的肾脏内质网应激、线粒体功能障碍、细胞凋亡和纤维化水平也显著降低。

体外实验

in vitro

高糖条件下HK-2细胞的MAM区域减少且PACS-2表达下调

电镜和PLA结果表明，高糖暴露使HK-2细胞中内质网和线粒体之间的偶联破坏。与正常糖组相比，高糖组HK-2细胞总蛋白、胞浆、线粒体、MAM和内质网组分中PACS-2的蛋白表达均明显降低。

PACS-2过表达和MAM完整性对高糖诱导的HK-2细胞损伤的影响

FATE1可作为一种MAM的解偶联剂，正常情况下在HK-2细胞中不表达，转染FATE1质粒的HK-2细胞可以检测到FATE1的表达。与正常糖组相比，高糖处理或FATE1转染显著减少了HK-2细胞中MAM结构，PACS-2过表达可使MAM结构增加，同时过表达PACS-2-FATE1可使MAM结构再次减少。高糖处理的HK-2细胞内质网应激、线粒体功能障碍、细胞凋亡程度增加，但过表达PACS-2后细胞损伤减轻，高糖条件下PACS-2-FATE1同时过表达细胞的损伤再次加重。以上结果表明，线粒体与内质网解偶联可减弱高糖条件下PACS-2过表达对肾小管上皮细胞损伤的保护作用。

研究结论

PACS-2在糖尿病小鼠肾脏和高糖处理的HK-2细胞中显著下调，Pacs-2基因敲除加重了糖尿病小鼠的尿蛋白水平和肾小管损伤，而外源性的PACS-2过表达则能减轻糖尿病肾小管损伤，使内质网与线粒体解偶联可部分阻断PACS-2过表达的有益作用。因此，在糖尿病肾小管损伤中，PACS-2是维持MAM稳态的关键分子，可能成为DKD患者的潜在治疗靶点。

参考文献：

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