YAP/TAZ通过细胞外基质力学正反馈调控成纤维细胞活化及肾脏纤维化的研究

A key step in fibrogenesis is the activation and proliferation of fibroblasts that deposit extracellular matrix (ECM) . Our preliminary observation found that Yes-associated protein (YAP) expression in myofibroblastsof chronic kidney disease; Exposure of cultured fibroblasts on the stiffened ECM resulted in YAP/TAZ activation and translocation into nucleus. Activated YAP/TAZ in turn up-regulated connective tissue growth factor(CTGF) production, ECM secretion and fibroblasts transformation into myofibroblasts. How YAP/TAZ is activated are not well-known. Since YAP/TAZ have been identified as mediators for mechanical stimuli, we hypothesize: a feed-forward loop consisting of YAP to ECM production and ECM to YAP activation stimulates fibroblasts transformation into myofibroblasts. By using loss- or gain-function of Hippo-YAP signals, we plan 1) to explore whether interaction of CTGF with integrin ανβ1 stimulates YAP/TAZ nuclear translocation and activation; 2) to study how YAP/TAZ mediates the proliferation of myofibroblasts; 3) to determine whether the feed-forward cycle between the YAP/TAZ and ECM stiffness can be blocked by YAP/TAZ inhibition. Moreover, by using Gli1-ERCre-LoxP system, we will specifically knockout YAP/TAZ in kidney myofibroblasts and to explore its preventive and therapeutic roles in UUO-induced fibrogenic responses.

成纤维细胞活化、增殖及细胞外基质（ECM）沉积是肾纤维化形成的关键。我们初步研究发现：慢性肾脏病中肌成纤维细胞内存在YAP活化；高硬度水凝胶基底可促进YAP向胞核内转位，上调结缔组织生长因子（CTGF）表达、ECM分泌及激活成纤维细胞向肌成纤维细胞转化，但具体机制不明。由于YAP/TAZ是细胞核机械信号的传感器，由此我们提出假设：YAP/TAZ与ECM力学相互作用，成为导致（肌）成纤维细胞自主增殖、活化过程中的一个“放大回路”。本项目拟针对ECM力学调节成纤维细胞YAP核转位进行研究，抑制或激活不同硬度基底环境下成纤维细胞Hippo-YAP信号通路，明确CTGF结合整合素ανβ1在YAP/TAZ与ECM交互作用中的机制；建立单侧输尿管梗阻再通模型，应用ER-Cre/LoxP系统特异性敲除Gli1+细胞中YAP/TAZ基因，获得YAP/TAZ调控肾间质（肌）成纤维细胞增殖的证据。

我们发现小鼠单侧输尿管梗阻（UUO）和单侧肾脏缺血再灌注损伤（UIRI）肾组织中纤维化与成纤维细胞中Yap表达增加相关。体外培养的成纤维细胞中，通过抑制Yap/Taz信号传导能阻断TGF-β1诱导的成纤维细胞向肌成纤维细胞转化和ECM产生；上调Yap基因，即使在缺乏TGF-β1刺激下，也能促进成纤维细胞转化和产生ECM。此外，无TGF-β1的情况下，在高硬度的基质能促进成纤维细胞转化为肌成纤维细胞，该过程依赖于Yap的激活。外源性CTGF能促进成纤维细胞Yap表达、促进细胞增殖分化，CTGF敲除阻断TGF-β1诱导成纤维细胞增殖及分化。在UUO小鼠模型中，Yap抑制剂维替泊芬（VER）能减轻间质纤维化。另外，特异性敲除小鼠Gli1+细胞来源的肌成纤维细胞中的Yap/Taz，能显著抑制了UUO诱导的ECM沉积、肌成纤维细胞积聚和间质纤维化。因此，Yap是一种组织机械传感器，可被ECM激活并将成纤维细胞转化为肌成纤维细胞，CTGF介导的Yap/Taz信号调控肾成纤维细胞增殖分化，Yap/Taz和ECM的交互作用形成肾纤维化的“放大回路”。我们进一步发现UUO肾组织中FSP-1阳性细胞来源于骨髓单核细胞，Notch/RBP-Jκ信号活化FSP-1+单核/巨噬细胞分泌M1炎症因子。特异性敲除FSP1-RBP-Jκ小鼠UUO组织减轻FSP-1+巨噬细胞浸润及M1细胞因子分泌。骨髓细胞抑制实验证实：Notch/RBP-Jκ信号通路调节FSP-1+单核/巨噬细胞在促进肾脏纤维化。由此，设计合成负载VER的活性氧敏感纳米载药颗粒（TK-hbPPE），发现近红外光照射下纳米载药颗粒崩解释放的VER能阻断Yap/Taz信号抑制细胞增殖，为干预纤维化提供新策略。