维生素D调节肾脏球旁器分泌肾素不同于文献的近距离反馈机制

抑制肾素-血管紧张素系统（RAS）能有效控制血压、降低靶器官损害,延缓慢性肾脏病进展。抑制RAS的第1个限速酶-肾素,理论上优于ACEI和ARBs，现有的肾素抑制剂并不能降低肾素水平（仅降低其活性）,新近发现活性维生素D3能抑制肾素合成,机制并不清楚。95%的肾素由肾脏球旁器JG细胞合成，我们将在成功构建JGC特异性Gsa基因敲除小鼠基础上，以3种肾素调控基因敲除小鼠、Bartter综合征增生的球旁器、体外培养JGC为载体，从分子、细胞、动物实验三个不同层次研究:VD3调节肾素的结构基础；其不同于文献的膜受体快速反应通路中，作为GPCR对Gsa的依赖性; 进而了解该过程中细胞内Ca和CAMP两大信号途径的交联对话,勾勒出VD3调节肾素的近距离精细反馈调节环。为流行病学、动物实验和临床观察到的VD3不依赖于钙磷代谢的降压和肾脏保护作用,提供理论依据,为临床联合用药提供新思路。

我们从流行病学、临床病人、基因敲除动物和细胞培养不同层次观察维生素D与肾素血管紧张素（RAS）系统的关系和分子机制。1.首先在城市妊娠妇女(N=300)中观察到血压与血清VitD的线性相关性，但在7000例农村育龄高血压和非高血压妇女中，因基础VitD水平低，两组人群间没有差异；而在RAS活化的妊娠糖尿病患者（N=1500）9个维生素D受体相关SNP突变位点,分别与肥胖、血压、胰岛素抵抗、炎症和空腹血糖相关；2.在RAS活化患者肾活检标本、原代培养球旁器颗粒细胞（JGC）、致密斑细胞(MD)中用证实VDR并不在JGC上，而是在MD细胞上表达，提示VDR调节肾素通过致密斑途径的间接作用；3.利用骨化三醇和帕里骨化醇急性刺激和慢性刺激肾素分泌试验，没有发现肾素活性和RNA表达被抑制，而在腺苷1型受体（A1AR-/-，管球反馈缺失）基因敲除小鼠中、呋噻咪刺激肾素分泌的经典实验中，骨化三醇的抑制肾素分泌的作用也不突出，证实维生素D并非通过致密斑Adenosine 和管球反馈途径抑制肾素分泌，而可能通过COX2-PGE2-cAMP途径发挥作用，抑制低氯而非所导致的PGE2分泌增加（体外培养致密斑细胞），同时维生素D间接增加JG细胞内钙离子浓度，不仅直接抑制肾素分泌，同时或通过细胞内Crosstalk, 抑制PGE2-EP4偶联所活化的AC5\6活性，进而降低cAMP,抑制肾素分泌。4.在低肾素的基因敲除小鼠中，观察到极低肾素通过损伤足细胞最终导致肾脏局灶节段硬化、肾功能损害和蛋白尿增加，对于文献报告的VDR受体激活（抑制肾素）保护足细胞的机制提出了有益的补充。5.我们建立了高肾素的遗传性Gitelman综合征的基因诊断方法、临床生理功能鉴别诊断方法（氯离子清除实验），建立了北方最大组的Gitelman综合征队列，总结了中国人常见高频突变类型，应用蟾蜍卵细胞模式生物学方法，获得了不同突变类型对肾小管NCC转运蛋白功能与野生型差异（%），从而在国内首次建立了基因突变位点与单个细胞NCC功能、及个体肾脏NCC功能的定量相关性。进而利用免疫双染和共聚焦技术，在恶性高血压和Gitelman综合征患者中观察并证实了机体在危机情况下，重新获得胚胎阶段表达肾素能力的肾素产生细胞在募集理论，同时也可能是该病患者RAS活化的重要机制。