Orphan Nuclear Receptor Small Heterodimer Partner Attenuates Renal Fibrosis in Obstructive Nephropathy

Abstract

신장 섬유증은 세포외 기질 합성, 축적, 분해와 제거 사이의 불균형의 결과로 초래된다. Transforming growth factor-beta (TGF-beta)와 Plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1)은 기질단백질의 축적의 촉진하고, 분해를 저해함으로써 신장 섬유증을 유발하는 것으로 알려지고 있다. 이전의 연구에서 Small Heterodimer Partner (SHP)가 간에서 TGF-beta 신호전달 경로의 억제를 통하여 PAI-1의 발현을 감소시키는 것을 확인하였다. 본 실험에서는 일측성 요로폐쇄(unilateral ureteral obstruction, UUO)로 신장 섬유화를 유도한 동물모델에서 아데노바이러스를 이용한 SHP의 과발현이 신장섬유화를 억제할수 있음을 조사하였고, 그 메커니즘을 규명하기 위하여 세포수준에서 실험을 진행하였다. UUO 모델에서 SHP가 감소되었지만, PAI-1, Type 1 collagen, Fibronectin 등의 섬유화와 관련된 유전자의 발현은 증가하는 것을 확인하였다. 또한 HP -/- 쥐의 신장에서 PAI-1, Type 1 collagen, Fibronectin의 발현은 SHP +/+ 쥐에서 보다 증가 해 있는 것을 확인하였다. Rat mesangial cells 과 renal tubular epithelial cells에 TGF-beta를 처리하였을 때 증가한 PAI-1, Type 1 collgen, Fibronectin의 발현이 아데노 바이러스를 이용하여 SHP를 과발현시켰을때, 감소하는 것을 확인하였다. 또한 Smad3와 TGF-beta에 의해서 증가한 PAI-1 전사활성도가 SHP에 의해서 감소하는 것을 확인하였으며, TGF-beta에 의해서 증가한 PAI-1의 전사활성을 조절하는 SMAD binding activity가 SHP에 감소하는 것을 확인하였다. UUO 동물모델의 신장에서 증가한 PAI-1, Type 1 collagen, Fibronectin, α-SMA의 발현이 SHP를 아 데노 바이러스를 이용하여 신장에 과발현시켰을 때, 증가한 발현이 감소하는 것을 확인하였다. 이러한 연구결과를 통하여 SHP가 막힘콩팥병증에서 유도되는 신장 섬유화를 감소시킬 수 있음을 확인하였으며, SHP가 신장 섬유화를 억제할 수 있는 목표로서의 가능성을 제시하였다.

The accumulation of extracellular matrix proteins is the key feature of chronic fibrotic kidney disease. Accumulating evidence suggests that transforming growth factor-β (TGF-β) and plasminogen activator inhibitor type 1 (PAI-1) act as central components in the development of renal fibrosis by stimulating matrix protein generation and inhibiting matrix protein removal. Previously, we demonstrated that small heterodimer partner (SHP) represses PAI-1 expression in the liver by inhibiting the TGF-β signaling pathway. Therefore, we examined whether SHP prevents renal fibrosis in the unilateral ureteral obstruction (UUO) model and elucidated its mechanism in cultured renal cells. UUO markedly increased the expression of PAI-1, type I collagen, and fibronectin but decreased SHP gene expression. Moreover, in kidneys of SHP-/- mice, the expression levels of PAI-1, type I collagen, and fibronectin were increased compared with those in kidneys of wild-type mice. In addition, loss of SHP accelerated renal fibrosis after UUO. Adenovirus-mediated overexpression of SHP in cultured rat mesangial cells and renal tubular epithelial cells inhibited TGF-β-stimulated PAI-1, type I collagen, and fibronectin expression. SHP inhibited TGF-β- and Smad3-stimulated PAI-1 promoter activities and TGF-β-stimulated Smad3 binding to its response consensus element on the PAI-1 promoter. Moreover, up-regulation of SHP expression in the kidney by adenovirus expressing SHP inhibited the expression of UUO-induced PAI-1, type I collagen, fibronectin, and α-smooth muscle actin. This study shows that SHP prevents renal fibrosis in obstructive nephropathy and raises the possibility that SHP can be a target for the prevention of renal fibrosis.