Clusterin/Apolipoprotein J Attenuates Renal Fibrosis in Obstructive Nephropathy

Abstract

Renal fibrosis is the final common pathway of chronic kidney disease and is characterized by an accumulation of extracellular matrix. 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 ECM generation and inhibiting ECM removal. Increased expression of clusterin has been established in several renal diseases and in nephrotoxicity models, suggesting that clusterin may have an important role in the pathogenesis of kidney disease. Here, I examined whether clusterin prevents renal fibrosis in the unilateral ureteral obstruction (UUO) model. UUO markedly increased the expression of clusterin, PAI-1, type I collagen, and fibronectin. In the kidneys of clusterin-/- mice, the expression levels of PAI-1, type I collagen and fibronectin were higher and renal fibrosis after UUO was accelerated compared to wild type mice. In cultured rat mesangial cells and renal tubular epithelial cells, adenovirus-mediated overexpression of clusterin inhibited TGF-β stimulated PAI-1, type I collagen, and fibronectin expression. Clusterin inhibited TGF-β stimulated Smad3 activity via inhibition of Smad3 phosphorylation and its nuclear translocation. Moreover, up-regulation of clusterin expression in the kidney by adenovirus expressing clusterin attenuated UUO-induced renal fibrosis. In conclusion, clusterin attenuates renal fibrosis in obstructive nephropathy. 신장 섬유증은 세포외 기질(extracellular matrix, ECM)의 축적과 분해의 불균형의 결과로 초래되며, 메산지움의 확장과 광범위한 사구체신증으로 진행되는 것이 특징이다. 여러 가지 기전 중에서 transformining growth factor-beta (TGF-β)의 증가가 신장 섬유화를 일으키는 중요한 기전중의 하나로 알려져 있다. TGF-β는 플라스미노젠 활성인자 억제제(plasminogen activator inhibitor-1, PAI-1)의 발현을 증가시킴으로써 세포외 기질단백질의 축적을 증가시켜, 신장 섬유증을 유발한다. 고밀도 지단백 콜레스테롤의 아형인 clusterin은 다양한 조직에서 발견되는 분비성 당단백질이다. Clusterin이 인간의 동맥경화증을 감소시키며, 또한 많은 신장 질병 모델에서 clusterin발현이 증가되어 있음이 보고되고 있다. 이러한 clusterin의 증가는 신장 질병 모델에서 중요한 역할을 할 것이라는 가능성을 제시하고 있다. 따라서 본 연구의 목적은 clusterin이 신섬유화 관련 물질에 미치는 영향을 알아보고 신섬유화를 제어하는 경로를 분자적 수준에서 밝히고 나아가 신장 섬유증의 치료에 도움을 줄 수 있는 근거를 제시하고자 하였다. 일측성 요로폐쇄(unilateral ureteral obstruction, UUO)로 신장 섬유화를 유도한 동물모델에서 아데노바이러스를 이용한 clusterin의 과발현이 신장섬유화를 억제할 수 있음을 조사하였고, 그 기전을 규명하기 위하여 세포수준에서 실험을 진행하였다. Clu -/- 쥐의 신장에서 PAI-1, 콜라젠, 섬유결합소의 발현은 Clu +/+ 쥐에서 보다 증가해 있는 것을 확인하였다. 또한 UUO 모델에서 Clu +/+ 쥐에서 보다 Clu -/- 쥐의 신장에서 신장 섬유화가 더 많이 일어남을 확인하였다. Rat mesangial cells 과 renal tubular epithelial cells에 TGF-β를 처리하였을 때 증가한 PAI-1, type 1 collgen, fibronectin의 발현이 아데노 바이러스를 이용하여 clusterin를 과발현시켰을 때, 감소하는 것을 확인하였다. 또한 Smad3와 TGF-β에 의해서 증가한 PAI-1 전사활성도가 clusterin에 의해서 감소하는 것을 확인하였으며, TGF-β에 의해서 증가한 Smad의 인산화와 인산화된 Smad3 (p-Smad3)의 핵 속으로의 이동이 clusterin에 의하여 감소하는 것을 확인하였다. Clusterin을 아데노바이러스를 이용하여 신장에 과발현시켰을 때, UUO 동물모델의 신장에서 증가한 PAI-1, 콜라젠과 섬유결합소의 발현이 감소하는 것을 확인하였다. 이러한 연구결과를 통하여 clusterin이 섬유화에 관여하는 중요한 기전인 Smad의 인산화와 인산화된 Smad3의 핵 속으로의 이동을 감소시켜 막힘콩팥병증에서 유도되는 신장 섬유화를 감소시킬 수 있음을 확인하였다.