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研究背景
AKI是一种常见的肾脏损伤，以肾功能短期内急剧下降为特征，具有高死亡风险。全球成人AKI发病率为21.6%，儿童更是高达33.7%，其相应病死率分别为23.9%、13.8%。AKI患者肾功能恢复正常后，发展为CKD的风险较高。然而，AKI的病因机制复杂，缺乏有效治疗方法。肾小管和肾间质纤维化是AKI和CKD的重要病理机制，了解其机制对于治疗至关重要。NRP1作为多种致纤维化细胞因子（包括TGF-β和PDGF-β）的辅助受体，是纤维化的潜在治疗靶点，但在肾脏纤维化中的作用和机制尚不明确。
研究结果
同济医院的研究团队利用小鼠双侧缺血再灌注（I-R）模型来诱导肾损伤和随后的肾纤维化。通过荧光原位杂交技术和免疫荧光染色技术，发现NRP1在远端肾小管上皮细胞中的表达与肾脏疾病进展密切相关（图1）。
图1. 移植肾功能不全患者和小鼠IR诱导的AKI和CKD中远端肾小管上皮细胞（TECs）中NRP1表达上调
A）IR手术后肾脏中Tgfbr1的表达水平。
B）IR手术后肾脏中NRP1的表达水平。
C）IR手术后肾脏中NRP1的表达水平。
D）使用荧光原位杂交（FISH）对NRP1和Cdh16进行共染色。
E）IR（假手术组n=7；IRD1组n=7；IRD5组n=8；IRD14组n=8）、UUO（假手术组n=7；UUOD7组n=8）和5/6肾切除术（每组n=8）小鼠中NRP1的代表性免疫荧光图像。
F）UMAP图显示了远端肾小管（DT）细胞的分布，包括髓袢（LOH）、远端卷曲小管（DCT）、集合管主细胞（CD-PC）和集合管插入细胞（CD-IC）。
G,H）DT细胞中NRP1与TGF-β受体的共表达。
I）使用STRING网站（https://string-db.org/）构建的NRP1、TGF-β、TNF-α及其受体之间的相互作用关系。
J）DT细胞中Tnfr1的表达水平。
K）NRP1与Tnr1a相互作用的免疫沉淀实验。
L）DT细胞中NRP1与TNF-α受体的共表达。
M）使用免疫荧光染色共表达NRP1与Tgfr1、Tnr1a和远端肾小管标志物S12a3。实验独立重复3次。
N）肾移植患者的肾脏中NRP1的免疫荧光染色。
NRP1与TNF-α受体和TGF-β受体相互作用，通过影响细胞能量代谢和激活SMAD3通路，导致线粒体功能受损、细胞死亡、胶原蛋白分泌增加和肌成纤维细胞激活，从而加速肾脏疾病的进展。简言之，在病变肾脏中，远端肾小管中NRP1的表达上调。NRP1与TGF-β和TNF-α的相互作用表明它可能在急性损伤和肾脏疾病的慢性进展中发挥潜在作用。
临床研究显示，NRP1是接受肾脏移植后出现肾功能障碍患者肾功能下降的独立危险因素，针对NRP1的干预可能成为慢性肾脏疾病的一种有前景的治疗策略（表1）。
表1. 肾移植功能障碍患者肾功能下降的相关危险因素
研究团队进一步发现，通过阻断NRP1和TGF-β的相互作用，可以显著改善肾损伤和纤维化（图2-3）。这一发现为临床治疗AKI和CKD提供了新的治疗靶点，为患者带来了新的希望。
图2. TECs中NRP1的敲除减少了I-R诱导的肾脏损伤和纤维化
A）通过RT-qPCR测量的NRP1水平（假手术组n=7；Vehi+IRD5组n=6；Tmx+IRD5组n=7）。
B）I-R分析实验方案的示意图。
C）小鼠肾脏重量与体重之比。假手术组、Vehi+IR组或Tmx+IR组在术后5天（假手术组n=8；Vehi+IRD5组n=7；Tmx+IRD5组n=7）和14天（每组n=7）的血浆尿素氮（BUN）浓度和肌酐（CR）浓度。
D）小鼠在IR后第5天的过碘酸雪夫（PAS）染色代表性显微照片及相应统计评分、Kim1免疫荧光染色代表性显微照片及相应统计评分，以及通过酶联免疫吸附试验（ELISA）检测的血浆Kim1（假手术组n=8；Vehi+IRD5组n=7；Tmx+IRD5组n=7）。肾小管损伤评估涉及评价肾小管坏死、管型形成、肾小管扩张和刷状缘丢失。根据损伤程度分配评分：0表示无损伤，1表示10%损伤，2表示11-25%损伤，3表示26-45%损伤，4表示46-75%损伤，5表示超过76%损伤。
E）小鼠在IR后第14天的PAS染色、Masson染色、天狼星红染色、Kim1免疫荧光染色代表性显微照片及相应统计评分，以及通过ELISA检测的血浆Kim1（每组n=7）。
F）使用RT-qPCR在IR后第14天测定的肾脏损伤指标（Havcr1和Lcn2）和纤维化相关因子（Acta2、Pdgfrb、Col1a1和Fn1）的表达水平（每组n=5）。
图3. NRP1上调Nfkb1和Smad3通路，抑制Etv6和Acox3的表达，导致TECs中的OXPHOS和TCA水平降低
A）DT细胞的转录因子活性分析热图。
B）蛋白质印迹分析显示IR和NRP1敲除后Nfkb1、Smad3、α-SMA和Pdgfrb的变化（每组n=3）。
C）DT细胞中Tnfa、Nfkb1和Smad3的点图。
D）T-SNE图显示DT细胞中NRP1的表达区域和Nfkb1及Etv6的转录因子活性区域。
E）使用qPCR检测与抗Nfkb1单克隆抗体结合后Etv6的扩增水平（每组n=3）。
F）肾脏中巴豆酰辅酶A（crotonyl-CoA）生成酶的点图。
G）生成克罗托酰辅酶A所涉及的酶的示意图。
H）蛋白质印迹分析显示IR和NRP1敲除后克罗托酰化赖氨酸修饰的变化。
I）热图展示了在IR处理前后以及NRP1敲除前后，具有变化的克罗托酰化修饰位点的蛋白质所富集的京都基因与基因组百科全书（KEGG）途径。
J）单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据中，与NRP1-DT细胞相比，NRP1+DT细胞下调的KEGG途径。统计分析为双侧，并对P值进行了调整。
K）DT细胞中与线粒体功能状态相关基因的点图。
L）使用TNF-α和Tmx处理的原代肾小管上皮细胞（pTECs）中MitoTracker的免疫荧光染色。
M）能量图显示NRP1敲除后pTECs的耗氧率（OCR）和细胞外酸化率（ECAR）增加（每组n=5）。数据代表3次独立实验的结果。
总之，这项研究强调了NRP1在肾病进展中的重要作用（图4）。在远端肾小管上皮细胞中，NRP1与TGF-β和TNF-α受体相互作用，同时激活Nfkb1和Smad3通路，调节胶原蛋白的分泌，抑制氧化磷酸化（OXPHOS），激活肌成纤维细胞，从而加速急性和慢性肾脏疾病的进展。在远端肾小管中阻断NRP1和TGF-β受体可显著改善肾损伤和肾纤维化，这为治疗AKI及其向CKD的进展提供了治疗靶点。
图4. 阐明NRP1促进肾脏损伤和纤维化的机制的示意图
研究结论
在这项研究中，研究团队全面调查了NRP1在AKI和CKD中的作用。首先，确认NRP1在远端肾小管（DT）细胞中表达，并且在缺血再灌注后其表达上调。在DT细胞中敲除NRP1改善了I-R诱导的肾损伤及随后的肾纤维化。其次，证明了NRP1与TNF-α受体Tnr1a相互作用，影响下游信号通路，最终导致肾小管上皮细胞中Cox4i1的Kcr降低。肾小管上皮细胞中有氧代谢的这种抑制导致了细胞死亡。最后，创新性地发现NRP1+DT细胞具有促纤维化特性，通过分泌胶原蛋白。同时，进一步证实，NRP1+DT细胞和肌成纤维细胞之间的相互作用通过相互分泌促纤维化因子建立了相互激活的恶性循环，从而加速了肾纤维化。
正如通讯作者之一、徐钢教授所强调的，这项研究不仅为全球肾脏病患者的治疗提供了新的科学依据和方法，还可能改变我们治疗这类疾病的方式。团队将继续深入研究，希望不久的将来能够将这项研究成果转化为实际的治疗方法。
团队介绍
曾 锐 教授
教授、主任医师、博士生导师、哈佛大学医学院博士后
武汉同济医院肾内科副主任
第一届国际转化医学会肾脏病学专委会常委
第二届中国病理生理学会肾脏病学专委会全国委员
第二届中国研究型医院学会肾脏病学专委会全国委员
第三届中国生物医学工程会透析移植分会专委会全国委员
历任：
中华医学会肾脏病分会青年委员
湖北省微循环学会肾脏病与血液净化专委会副主委
湖北省医学生物免疫学会肾脏病专委会常委
武汉医学会血液净化分会副主委
湖北省医学会肾脏病分会委员
主要研究方向为急、慢性肾脏病免疫学机制和肾脏纤维化
主持国家自然科学基金项目6项
截止2024年7月，以第一或通讯作者发表SCI文章47篇，包括 Cell Metab，JCI，Sci Adv，Nat Commun， JASN(2)等，他引2800余次，H指数28
以第一发明人授权国家发明专利4项，实用新型专利2项， 软件著作权8项。获湖北省科技进步奖一等奖和二等奖各1项。
姚 颖 教授
二级教授，主任医师
博士生导师，国家注册营养师
华中科技大学附属同济医院肾内科副主任，临床营养科主任
中华医学会肠外肠内营养分会肾病营养协作组组长
湖北省医学会肾脏病学分会常委
湖北省医院协会血液净化管理专业委员会副主委
湖北医学生物免疫学会常务理事，肾病专委会副主委
武汉医学会肾脏病学分会副主委
中国老年医学学会营养与食品安全分会副会长
中国营养学会常务理事
中国营养学会临床营养分会副主委
中华中医药学会药膳分会副主委
湖北省医院协会临床营养管理专业委员会主任委员
武汉医学会临床营养学分会主任委员
湖北省医师协会营养医师专委会主委
从事临床肾脏病与营养工作33年，拥有丰富的临床医学及营养学医、教、研经验。
获第二届全国创新争先奖状、湖北省科技进步二等奖。主持6项国自然面上项目、1项教育部重大基金、卫生部和省级科研项目；主持完成多项国家继续教育项目。
主编和参编多部临床营养专著，在Cell metabolism（IF：31.373），JASN，等国际知名期刊发表高水平SCI论文40余篇。
徐 钢 教授
二级教授、主任医师、博士生导师
华中科技大学同济医学院附属同济医院内科学系主任兼肾内科主任
社会任职：
中华预防医学会肾脏病预防与控制专业委员会副主委
中华医学会肾脏病学分会委员
国家卫生健康突出贡献中青年专家
湖北省医师协会肾脏内科医师分会主任委员
湖北省肾脏替代治疗临床医学研究中心主任
《临床肾脏病杂志》主编
五年制本科临床医学专业规划教材《内科学》编委
国家卫健委住院医师规范化培训教材《内科学 肾脏内科分册》副主编
科研情况：
多次承担国家自然科学基金重点项目、重大研究计划重点支持项目、 国家自然科学基金重点国际合作项目及国家自然科学基金面上项目等。多篇论文发表在Cell Metabolism，Science Advances ，KI，JASN等杂志。
排名第一获湖北省科技进步一等奖。
来源：肾脏在线 Nephrology Online
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