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Military Medical Research | β-catenin通过触发线粒体分裂促进间皮细胞衰老并介导腹膜纤维化

Military Medical Research | β-catenin通过触发线粒体分裂促进间皮细胞衰老并介导腹膜纤维化
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该研究揭示了β-catenin通过激活线粒体分裂蛋白Drp1,进而诱导间皮细胞衰老并促进腹膜纤维化的分子机制。此外,使用衰老细胞清除药物D + Q有效缓解腹膜纤维化,提示靶向细胞衰老和β-catenin信号可能成为新的治疗策略。

 

文献概述
本文《β-catenin initiates peritoneal fibrosis by triggering mitochondrial fission-mediated mesothelial cell senescence fate transition》,发表于《Military Medical Research》杂志,回顾并总结了腹膜纤维化的发生机制,特别是间皮细胞在长期腹膜透析下的衰老命运转变。研究聚焦于β-catenin信号通路,发现其通过上调Drp1表达促进线粒体分裂,进而诱导细胞衰老和SASP因子(如TGF-β1)分泌,最终激活成纤维细胞并导致腹膜纤维化。此外,Drp1和TGF-β1在临床样本中与透析时长呈正相关,且敲除β-catenin或使用KYA1797K可有效缓解纤维化,提示该信号轴可作为潜在治疗靶点。

背景知识
腹膜透析(PD)是终末期肾病的重要替代疗法,但长期暴露于高糖透析液会导致腹膜纤维化,影响透析疗效并引发包裹性腹膜硬化。间皮细胞作为腹膜的第一道屏障,在长期PD环境下易发生细胞衰老、凋亡、间皮-间质转化(MMT)等病理变化。细胞衰老伴随SASP因子分泌,可促进成纤维细胞活化及细胞外基质(ECM)沉积。β-catenin作为Wnt信号通路的核心转录因子,已被报道在肾小管上皮细胞中促进衰老和纤维化。然而,其在腹膜间皮细胞中的作用及机制尚不明确。此外,线粒体分裂(由Drp1介导)已被发现与细胞代谢紊乱和衰老密切相关。本研究进一步揭示β-catenin-Drp1-TGFβ1信号轴在腹膜纤维化中的关键作用,并验证其作为干预靶点的可行性,为开发抗纤维化治疗提供了理论基础。

 

赛业生物提供β-catenin相关信号研究的动物模型构建服务,支持基因敲除、过表达、点突变等定制化模型开发,适用于发育生物学、疾病机制研究及药物筛选。

 

研究方法与实验
研究团队利用单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析长期PD患者腹膜间皮细胞的衰老命运轨迹,并结合腹膜活检和透析液样本验证衰老相关标志物。小鼠模型方面,通过AAV1-Cre感染构建间皮细胞特异性β-catenin敲除模型,并使用KYA1797K(β-catenin抑制剂)和D + Q(衰老细胞清除药物)进行干预实验。此外,体外培养人腹膜间皮细胞系(HMrSV5)并进行基因过表达、敲低及ChIP实验以解析β-catenin对Drp1的调控机制。

关键结论与观点

  • 单细胞测序显示长期PD患者腹膜间皮细胞呈现显著的衰老命运转变,且β-catalin和TGF-β信号通路显著激活。
  • 临床样本中,间皮细胞的Drp1和TGF-β1表达随透析时间延长而升高,并与MMP-7表达呈正相关。
  • β-catenin过表达可诱导Drp1表达上调,促进线粒体分裂,进而增加mtROS和细胞衰老。
  • 敲低Drp1或p16INK4A可抑制TGF-β1和成纤维细胞活化,减少ECM沉积。
  • 在小鼠模型中,β-catenin敲除或KYA1797K干预可显著减轻腹膜纤维化。
  • 使用衰老细胞清除药物D + Q可有效缓解腹膜纤维化,无论早期或晚期给药。

研究意义与展望
本研究首次系统解析β-catenin在腹膜间皮细胞衰老中的核心作用,并揭示其与线粒体分裂、SASP分泌及成纤维细胞活化的分子连接。靶向β-catenin或衰老细胞可能成为延缓腹膜纤维化的新策略。未来可进一步研究该信号轴在其他纤维化疾病中的保守性,并评估衰老靶向药物在临床中的应用潜力。

 

赛业生物提供Drp1基因编辑服务,可构建稳定敲除或点突变细胞系及动物模型,适用于线粒体分裂、细胞衰老及纤维化疾病研究。

 

结语
腹膜纤维化是长期腹膜透析患者的主要临床问题,其机制涉及间皮细胞衰老、线粒体分裂失调及成纤维细胞活化。本研究通过多组学分析、动物模型及体外实验,明确β-catenin-Drp1-TGFβ1信号轴在间皮细胞衰老和腹膜纤维化中的核心作用。研究进一步证明,使用KYA1797K抑制β-catenin或通过D + Q清除衰老细胞,均可有效缓解纤维化表型。这些发现为腹膜纤维化的治疗提供了新的靶点和干预手段,并提示衰老细胞清除策略在纤维化疾病中具有广泛应用前景。

 

文献来源:
Xiao-Xu Wang, Wei-Jie Zhong, Jie-Mei Li, Jun Ai, and Li-Li Zhou. β-catenin initiates peritoneal fibrosis by triggering mitochondrial fission-mediated mesothelial cell senescence fate transition. Military Medical Research.
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