水通道蛋白在多囊肾病肾囊泡发生和发展过程中的作用

常染色体显性遗传多囊肾病发病率高达1/1000 - 1/400。多囊肾病以双肾多发性进行性囊泡为主要病理特征，继发引起肾功能改变和肾衰，严重影响病人的生活质量，给病人和社会造成巨大经济负担。目前尚无有效治疗手段阻止其病程进展。因此，对多囊肾发病机制和药物作用靶点研究颇为重要。我们的前期工作表明，多囊肾囊泡增大与囊泡上皮细胞向囊内分泌液体直接相关,且囊泡上皮细胞表达水通道蛋白。本项目拟在发现水通道蛋白AQP3超表达促进MDCK囊泡增大的前期工作基础上,应用已建立的MDCK囊泡模型、胚胎肾囊泡模型、多囊肾小鼠、AQP3基因敲除小鼠和AQP1基因敲除小鼠模型，采用分子生物学、细胞生物学和病理学技术，在细胞、器官和整体水平研究水通道超表达和缺失对肾囊泡形成和增大的影响，确定水通道蛋白在肾囊泡发生和发展过程的作用，并阐明其作用机制，为探索新的多囊肾病治疗靶点和研发新的治疗多囊肾药物提供理论依据。

常染色体显性遗传多囊肾病（ADPKD）是最为常见的遗传性肾病，以双肾多发性进行性囊泡为主要特征，囊泡上皮细胞过度增殖并伴有囊液异常分泌。 水通道蛋白(Aquaporin，AQP)是特异性通透水的膜通道蛋白。AQP1和AQP3在肾囊泡上皮细胞表达，但AQP1和AQP3在 ADPKD发病过程中对囊泡发展及囊液分泌的影响尚无文献报道，本研究揭示AQP1和AQP3在 ADPKD囊泡发展过程中的作用及机制，为 ADPKD的治疗提供理论依据和新的治疗靶点。.AQP1 敲除的多囊肾小鼠（Pkd1flox/flox;Ksp-Cre; AQP1-/-）比对照多囊肾小鼠具有更大的肾重指数和囊泡指数，AQP1定位在近曲小管来源囊泡 上皮细胞，AQP1 敲除主要促进近曲小管来源囊泡发展。AQP1敲除小鼠胚胎肾模型诱导形成囊泡面积明显高于野生型小鼠胚胎肾。MDCK细胞囊泡模型结果显示，过表达AQP1的MDCK细胞不能形成典型的圆形的具有空腔的囊泡，且囊泡形成率明显降低，上述结果证明AQP1抑制囊泡的发展。进一步的机制研究发现AQP1抑制了Wnt信号通路。实验结果显示，AQP1的缺失使Wnt信号通路进一步激活。免疫共沉淀结果显示AQP1与beta-catenin、p-beta-catenin、GSK3、Axin1 和LRP6存在相互作用，并定位与细胞膜上。而与 AQP1 的结果不同，AQP3 敲除的多囊肾小鼠模型（肾脏特异性敲除Pkd1和诱导性敲除Pkd1的小鼠）结果显示AQP3缺失降低了肾重指数和囊泡指数。MDCK 细胞囊泡模型结果显示， AQP3-MDCK细胞囊泡直径明显增大，上述结果证明AQP3能够促进囊泡的发展。进一步的机制研究发现，过表达AQP3可促进HIF1的稳定性，增加GLUT1 的表达，促进AQP3-MDCK细胞内ATP和L-lactate含量增加，p-AMPK水平降低，p-ERK和p-S6表达增加，促进细胞增殖和液体分泌。AQP3敲除的小鼠肾脏内ATP和L-lactate含量降低，pAMPK水平增加，p-ERK和p-S6水平下降。.本项目研究表明，AQP1和AQP3均参与ADPKD囊泡的发展，并通过不同的机制分别抑制和促进囊泡的发展。AQP1下调Wnt信号通路，抑制囊泡的形成和发展。AQP3则促进ATP合成，进而促进细胞增殖和液体分泌，最终促进囊泡的发展。