2022年3月，南方醫科大學周麗麗教授團隊在外泌體領域頂刊Journal of Extracellular Vesicles(IF=25.841)上發表了題為β-catenin-controlled tubular cell-derived exosomes play a key role in fibroblast activation via the OPN-CD44 axis的最近更新的成果。該研究發現外泌體介導的OPN-CD44信號軸的激活受β-catenin信號控制，并在腎纖維化過程中起關鍵作用。
 

⭐ 研究背景
腎臟纖維化是各種慢性腎臟病進展至終末期腎臟病的共同病理特征，腎小管上皮細胞和成纖維細胞是腎纖維化的主要參與者。最近的研究發現它們之間的信息傳遞可能由功能性蛋白和基因載體—外泌體介導^[1]，但其詳細機制尚不明確。外泌體是一種脂質雙層囊泡，通過分泌和內吞作用，攜帶各種生物分子，并運輸到血液、尿液甚至母乳中。

骨橋蛋白(OPN)是一種細胞外基質糖磷蛋白，通過與其受體CD44和整合素β3結合，介導細胞粘附、增殖、侵襲和凋亡，并在組織纖維化過程中發揮作用^[2,3]。在疾病狀態下，全長OPN通常被切割成一個N端片段（~50 kDa）和兩個C端片段（~18 kDa和~16 kDa）。N-OPN（N端片段）可能是引發一系列病理變化的主要OPN的活性形式。然而N-OPN在腎損傷中的作用尚未見報道。

⭐ 技術路線

⭐ 研究結果

為探究β-catenin在腎纖維化中是否調控外泌體OPN/CD44信號軸，研究人員使用Cre-LoxP系統構建腎小管特異性β-catenin基因敲除小鼠（本實驗所用腎小管特異性β-catenin基因敲除小鼠模型由賽業生物提供）。我們構建腎纖維化UUO模型，并運用WB，免疫熒光，免疫組化，轉錄組測序，提取外泌體等多種方法證實敲除β-catenin后可減輕腎纖維化，β-catenin是外泌體OPN/CD44信號軸強有力的主控器。

圖1 通過敲除β-catenin阻斷外泌體OPN/CD44信號軸傳導來減輕腎纖維化^[5]

此外，為探究OPN的受體CD44在腎纖維化中的作用，研究人員構建了CD44全敲小鼠（CD44-/-）（本實驗所用CD44基因敲除小鼠模型由賽業生物提供）。我們建立UIRI模型（一種CKD模型），免疫組化和Western blot實驗均證實CD44的成功敲除。為明確CD44在腎纖維化中的作用，我們使用生化分析儀測定腎功能，并運用免疫熒光、MASSON染色、Western blot和轉錄組測序等實驗證實在UIRI模型中敲除CD44可減輕腎纖維化。

圖2 敲除CD44減輕腎臟纖維化 ^[5]

研究團隊在先前的研究當中發現腎小管衍生的外泌體可通過其內的Shh信號誘導成纖維細胞活化并導致腎纖維化^[4]。本研究中繼續探究了腎小管來源的外泌體在腎纖維化中的作用，結果發現腎小管細胞衍生的外泌體OPN通過CD44信號傳導在促進腎纖維化中起核心作用。
 

圖3 腎小管分泌的外泌體OPN在促進腎纖維化中起核心作用^[5]

⭐ 總結
該研究結合腎小管特異性β-catenin基因敲除小鼠和CD44基因敲除小鼠，首次揭示了β-catenin在腎纖維化中外泌體OPN的調控機制。β-catenin是腎小管細胞和成纖維細胞信息交流的主控器，它促進受損腎小管細胞中的外泌體分泌和OPN表達。OPN被包裹在腎管狀細胞衍生的外泌體中，然后轉移到間質成纖維細胞并通過與其受體CD44結合誘導肌成纖維細胞活化，尿液中的N-OPN可作為CKD進展和腎纖維化的指示標志物。
 

圖4 外泌體OPN/CD44軸調節腎纖維化的潛在機制示意圖^[5]

⭐ 參考文獻：
1. Guan, H.,et al. 2020. Injured tubular epithelial cells activate fibroblasts to promote kidney fibrosis through miR-150-containing exosomes. Experimental Cell Research.

2. Bai, G., et al. 2020. Stimulation of THP-1 Macrophages with LPS Increased the Production of Osteopontin-Encapsulating Exosome. Int J Mol Sci.

3. Kaleta, B. 2019. The role of osteopontin in kidney diseases. Inflamm Res.

4. Liu X, et al. 2020. Tubule-derived exosomes play a central role in fibroblast activation and kidney fibrosis. Kidney Int.

5. Shuangqin Chen,et al. 2022. β-catenin-controlled tubular cell-derived exosomes play a key role in fibroblast activation via the OPN-CD44 axis. Journal of Extracellular Vesicles.