内皮细胞肌球蛋白轻链激酶调节小鼠肾脏发育及其机制

肾脏疾病严重影响人类健康，肾脏发育异常是肾脏疾病的重要原因之一。肾脏的发育涉及包括内皮细胞在内的多种细胞的相互作用。内皮细胞是肾脏结构与功能的主要细胞类型之一，但它是否参与了肾脏发育、其机制如何，目前还不清楚。我们前期研究发现：内皮细胞肌球蛋白轻链激酶（MLCK）缺失的小鼠肾脏发育出现明显异常。由此提示：MLCK可通过介导内皮细胞的功能参与肾脏发育过程。为阐明内皮细胞及MLCK调节肾脏发育的功能和机制，本课题首次利用我们建立的MLCK内皮细胞特异性敲除小鼠（KO小鼠），通过系统的表型分析、肾脏发育表型的动态分析以及体内、体外的组织学和细胞生物学分析等手段，重点阐明MLCK对肾脏发育过程中内皮细胞功能的调节，进而提出内皮细胞调节肾脏发育的新模式和机制，为肾脏疾病的病理机制和治疗方法研究提供新思路。

肌球蛋白轻链激酶 (MLCK)在各种组织器官中广泛表达，主要功能是催化肌球蛋白轻链(MLC)的磷酸化以调节细胞的收缩。目前流行的观点认为，内皮细胞MLCK可能是炎症反应性疾病内皮通透性升高的主要调节分子，其可能成为相关疾病治疗药物研究的分子靶点。动物体内的MLCK由Mylk基因编码，转录后经过RNA的不同剪切，翻译为分子量大小不同的两种蛋白质分子，长型（L-）和短型（S-）MLCK。L-MLCK和S-MLCK在体内不同细胞类型存在不同的特异性表达，内皮细胞中表达长型MLCK, 也称为EC MLCK(endothelial cell MLCK)，其功能不清楚。由于EC分离培养复杂，培养后细胞本身易发生变化，因此，在体内皮细胞中的MLCK表达类型并不确定。为了研究内皮细胞中MLCK的功能，本项目在国际上首先建立了内皮细胞中全部敲除L-和S-MLCK的模型小鼠（KO）。系统的表型分析发现，KO小鼠的主要组织器官包括心脏、肝脏、肺等均没有明显异常，血压、体重等均与对照小鼠无明显差异。因此，本研究结果认为，内皮细胞MLCK对于小鼠的正常个体发育没有明显调节作用。为了研究其应激条件下的功能，本研究以内毒素脂多糖（LPS）腹腔注射建立脓毒症和全身炎症反应小鼠模型。结果发现，与对照小鼠相比，在KO小鼠中致死剂量诱导的小鼠死亡率和死亡时间均没有差异，表明内皮细胞MLCK基因敲除对于LPS诱导的脓毒症没有保护作用。在以较低剂量的LPS诱导的全身炎症反应模型中，内皮细胞MLCK对于LPS诱导的血管内皮通透性的升高在主要的组织器官包括肺脏、肝脏等均没有明显的作用，仅发现其在眼球、食道的血管中可抑制内皮通透性的升高。其可能通过调节内皮细胞的小陷窝（Caveolae）数量发挥作用。我们的研究结果表明内皮细胞MLCK在炎证反应相关疾病的病理学中没有重要作用，否定了目前流行的观点，为进一步探索炎症反应相关疾病的治疗靶点提供了实验依据。