核受体FXR在肾髓高渗环境建立及髓质细胞功能维持中的作用

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81570636
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    51.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0501.泌尿系统结构、功能与发育异常
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The kidney represents a key organ in the maintenance of water and sodium homeostasis. It regulates urine output by a countercurrent mechanism. Urine volume depends on the function of many aquaporin water channels (AQPs) and solute transporters located in the apical and basolateral membrane of epithelial cells along renal tubules. The farnesoid X receptor (FXR) is a bile acid-activated transcription factor belonging to the nuclear receptor superfamily. FXR is mainly expressed in the liver and small intestine, where it plays an important role in bile acid, lipid and glucose metabolism. The kidney also has aboundant FXR expression with its physiological function largely unknown. We have previously demonstrated that inner medullary collecting ducts (IMCDs) and renal medullary interstitial cells (RMICs) has constitutive FXR expression. FXR plays a critical role in the regulation of urine volume, and its activation increases urinary concentrating capacity mainly via up-regulating its target gene AQP2 transcription. In the meanwhile, we also demonstrated a significant increase in FXR expression in the renal medulla following water deprivation in wild-type mice. TonEBP is a member of the nuclear factors of the activated T cells family of transcription factors, which is also the only known tonicity-regulated transcription factor in mammals. Hypertonic stress stimulates TonEBP expression and nulear translocation and controls the transcription of many osmo-protective genes preventing the cell from apoptosis. We found that both TonEBP mRNA and protein levels were significantly induced after water deprivation in FXR +/+ mice, but not in FXR-/- mice, suggesting that FXR may be involved in the establishment and maintenance of countercurrent mechanism in renal medulla. The present proposal aimed to characterize the role of FXR in the regulation of the renal medullary hyperosmolarity and cell viability. We will use the tissue-specific gene targeting strategy to further clarify whether FXR increases medullary osmolarity and promotes the survival of IMCDs and RMICs under hypertonic stress in mice with water restriction. In vitro study will focus on identifying the role of FXR in hypertonicity-induced apoptosis in cultured IMCDs and RMICs. Physical interaction between FXR and TonEBP and synergistic impact of these two transcription factors on cell viability of IMCDs and RMICs after hypertonic exposure will also be investigated. The completion of the present study will not only help understand the cellular and molecular mechanisms involved in the regulation of urinary concentrating process, but also help uncover the pathogenesis of many disorders including hepatorenal syndrome, a state with increased circulating bile acid levels and impaired renal water and sodium excretion.
尿量的多少取决于肾小管水的转运功能及髓质高渗状态的建立。我们前期研究表明核受体FXR在肾髓集合管(IMCDs)和髓质间质细胞(RMICs)有组成性表达,并通过上调AQP2的表达减少尿量;禁水增加野生型小鼠肾髓FXR表达水平;FXR基因缺陷小鼠在禁水后没有野生型小鼠肾髓中出现的TonEBP表达增加,提示FXR可能与肾髓高渗状态的建立和维持有关。本课题将探讨IMCD和RMIC细胞FXR对肾髓高渗状态建立及细胞存活的影响,内容1)使用组织特异性敲除技术明确IMCD和RMIC细胞FXR对髓质高渗状态建立的影响及机制;2)使用离体培养细胞研究FXR在维持高渗环境下IMCD和RMIC细胞存活的作用及机理;3)探讨FXR与TonEBP交互作用、协同促进肾髓细胞在高渗状态下生存的机制。本课题将为阐明肾脏髓质高渗状态建立和维持的机制提供重要实验依据,也将为尿崩症和肝肾综合征等水盐代谢紊乱疾病的治疗提供思路。

结项摘要

尿量的多少取决于肾小管对水的转运能力及髓质高渗状态的建立。我们前期研究表明核受体FXR在肾髓集合管(IMCDs)和髓质间质细胞(RMICs)有组成性表达,集合管FXR通过上调AQP的表达减少尿量;禁水增加野生型小鼠肾髓FXR表达水平;野生型小鼠肾髓中渗透压反应增强子结合蛋白(TonEBP)的表达在禁水后增加,而FXR基因缺陷小鼠TonEBP的表达不受禁水的影响,提示FXR可能与肾髓高渗状态的建立和维持有关。本课题旨在研究核受体FXR在肾脏髓质高渗环境建立及髓质细胞功能维持中的作用。研究结果:1) 通过Cre-LoxP技术获得集合管特异性FXR敲除小鼠FXRflox/flox-AQP2Cre(CD-FXR-/-)和肾髓间质细胞特异性FXR基因敲除小鼠(RMIC-FXR-/-);2) 通过比较正常饮食、禁水和水负荷情况下尿量及相关指标,发现肾脏内髓集合管特异性FXR敲除对高渗环境下细胞存活及肾髓的高渗梯度建立和维持起到重要作用;3) 利用原代培养细胞技术从离体实验证明FXR在肾髓集合管上皮细胞和间质细胞中参与了高渗所致的细胞凋亡;4) FXR与TonEBP在转录及蛋白质水平的相互促进作用维持髓质高渗环境中细胞存活;结论:1)证明FXR通过与TonEBP在转录及蛋白质水平的交互调节作用,影响高渗环境下肾髓集合管上皮细胞和间质细胞的存活,建立及维持肾髓的高渗梯度,上述部分研究结果已发表在已发表在美国科学院院报(PNAS 2017,PNAS 2018)、美国生理杂志内分泌与代谢病学(AJP-EM 2017)、美国生理杂志肾脏生理学(AJP-RP 2017)等国际高水平期刊上;2)本课题阐明了肾脏髓质高渗状态建立和维持的具体机制,为尿崩症和肝肾综合征等水盐代谢紊乱疾病的治疗提供思路。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(1)
科研奖励数量(6)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Induction of cytochrome P450 4A14 contributes to angiotensin II-induced renal fibrosis in mice
细胞色素 P450 4A14 的诱导有助于血管紧张素 II 诱导的小鼠肾纤维化
  • DOI:
    10.1016/j.bbadis.2017.12.028
  • 发表时间:
    2018-03-01
  • 期刊:
    BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-MOLECULAR BASIS OF DISEASE
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Zhou, Yunfeng;Yu, Jingwei;Guan, Youfei
  • 通讯作者:
    Guan, Youfei
Liver X receptor alpha induces 17beta-hydroxysteroid dehydrogenase-13 expression through SREBP-1c.
肝脏 X 受体 α 通过 SREBP-1c 诱导 17β-羟基类固醇脱氢酶-13 表达。
  • DOI:
    10.1152/ajpendo.00310.2016
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Am J Physiol Endocrinol Metab
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Su Wen;Peng Jun;Li Sha;Dai Yu-Bing;Wang Chun-Jiong;Xu Hu;Gao Min;Ruan Xiong-Zhong;Gustafsson Jan-Ake;Zhang Xiao-Yan;Guan You-Fei
  • 通讯作者:
    Guan You-Fei
Liver X Receptor beta (LXRbeta) Increases AQP2 Protein Level via a Post-transcriptional Mechanism in Renal Collecting Ducts.
肝脏 X 受体 β (LXRbeta) 通过肾集合管中的转录后机制提高 AQP2 蛋白水平。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Am J Physiol Renal Physiol
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen, Li-Hong;Wang, Nan-Ping;Guan, You-Fei;Zhang, Xiao-Yan
  • 通讯作者:
    Zhang, Xiao-Yan
Ablation of cytochrome P450 omega-hydroxylase 4A14 gene attenuates hepatic steatosis and fibrosis
细胞色素 P450 omega-羟化酶 4A14 基因的消除可减轻肝脏脂肪变性和纤维化。
  • DOI:
    10.1073/pnas.1700172114
  • 发表时间:
    2017-03-21
  • 期刊:
    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Zhang, Xiaoyan;Li, Sha;Guan, Youfei
  • 通讯作者:
    Guan, Youfei
VSMC-specific EP4 deletion exacerbates angiotensin II-induced aortic dissection by increasing vascular inflammation and blood pressure
VSMC特异性EP4缺失通过增加血管炎症和血压而加剧血管紧张素II诱导的主动脉夹层
  • DOI:
    10.1073/pnas.1902119116
  • 发表时间:
    2019-04-23
  • 期刊:
    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Xu, Hu;Du, Shengnan;Guan, Youfei
  • 通讯作者:
    Guan, Youfei

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其他文献

孕烷X受体在内源物质代谢中的功能
  • DOI:
    10.13294/j.aps.2018.0080
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    栾志琳;霍笑笑;管又飞;张晓燕
  • 通讯作者:
    张晓燕
微弧氧化对7050铝合金腐蚀行为的影响
  • DOI:
    10.13374/j.issn2095-9389.2017.10.011
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    工程科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    庄俊杰;张晓燕;孙斌;宋仁国;李海
  • 通讯作者:
    李海
生物质气化系统的烔用值分析
  • DOI:
    10.13989/j.cnki.0517-6611.2017.17.064
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    安徽农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张晓燕;杨晴;李佳硕;魏智宇;杨海平;陈汉平
  • 通讯作者:
    陈汉平
禽流感病毒宿主特异性与致病性的分子基础研究进展
  • DOI:
    10.16437/j.cnki.1007-5038.2016.07.020
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    动物医学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张苗苗;许凯迪;陈鸿军;徐建青;闫大为;李泽君;张晓燕
  • 通讯作者:
    张晓燕
纳米碳酸盐对复合固体推进剂燃烧性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    推进技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张晓燕;李凤生;刘建全;李静峰;曹新富;杨毅
  • 通讯作者:
    杨毅

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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