DOI: https://doi.org/10.1038/s41419-024-06756-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38849370
تاريخ النشر: 2024-06-07
المؤلف: Yan Cui وآخرون
الموضوع الرئيسي: علامات الالتهاب والمسارات
نظرة عامة
تدرس الدراسة دور مستقبل التحفيز المعبر عنه على خلايا النخاع 2 (TREM2) في إصابة الكلى، وخاصة في سياق انسداد الحالب الأحادي (UUO) وإصابة نقص التروية-إعادة التروية (IRI). باستخدام فئران من النوع البري (WT) وفئران ناقصة TREM2 (Trem2 -/-)، قام الباحثون بتقييم تأثير TREM2 على تسلل البلعميات وتلف الأنسجة بعد UUO. وقد لوحظ أن تعبير TREM2 قد زاد بشكل كبير في الكلى المسدودة، وأن نقصه أدى إلى تفاقم الالتهاب الكلوي والتليف، إلى جانب تقليل تسلل البلعميات. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت البلعميات المشتقة من نخاع العظام الناقصة TREM2 (BMDM) زيادة في موت الخلايا وبرامج بقاء أقل مقارنةً بـ WT BMDM، مع تحول ملحوظ نحو الاستقطاب الالتهابي M1.
من الناحية الآلية، تقترح الدراسة أن نقص TREM2 يعزز استقطاب البلعميات من خلال مسار JAK-STAT في وجود TGF-β1، مما يؤثر سلبًا على بقاء الخلايا عن طريق تعديل إشارات mTOR. تشير النتائج إلى أن TREM2 يلعب دورًا وقائيًا في إصابة الكلى من خلال تنظيم بقاء البلعميات واستقطابها، مما يؤدي، عند تعطيله، إلى زيادة تلف الأنابيب، والالتهاب، والتليف. يقترح المؤلفون أن هناك حاجة لمزيد من التحقيق في الآليات الوقائية لـ TREM2 في البلعميات، حيث تسلط نتائجهم الضوء على دوره الحاسم في التخفيف من إصابة الكلى.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الأدوار الحاسمة للالتهاب والتليف في تقدم مرض الكلى المزمن (CKD)، والذي يمكن أن يؤدي إلى مرض الكلى في مراحله النهائية. تسلط الضوء على نموذج انسداد الحالب الأحادي (UUO) كممثل لاعتلال الكلى الانسدادي البشري، حيث يؤدي الانسداد الكلوي الكامل إلى تلف الظهارة الأنبوبية وزيادة علامات التليف الكلوي، والتي يقودها بشكل أساسي التهاب البلعميات وتنشيط الخلايا الليفية العضلية. تتناول الورقة أيضًا تعقيدات إصابة نقص التروية-إعادة التروية (IRI)، مشيرةً إلى أنه على الرغم من إعادة التروية، غالبًا ما تتدهور وظيفة الكلى بسبب العمليات الفسيولوجية المرضية متعددة العوامل.
تركز الدراسة بشكل رئيسي على دور مستقبل التحفيز المعبر عنه على خلايا النخاع 2 (TREM2) في الالتهاب والتليف الكلوي. يُعتقد أن TREM2 يساهم في تنظيم نشاط البلعميات، حيث يؤدي نقصه إلى تفاقم الالتهاب الكلوي والتليف في نماذج UUO. تشير النتائج إلى أن نقص TREM2 يؤدي إلى انخفاض عدد البلعميات المتسللة إلى الكلى وتغيير استقطاب البلعميات نحو الأنماط الالتهابية M1 والإصلاحية M2. بالإضافة إلى ذلك، يبدو أن TREM2 يعدل مسارات الإشارة الحيوية، مثل mTOR وJAK-STAT، مما يؤثر على بقاء البلعميات واستقطابها. تختتم الدراسة بأن TREM2 يلعب دورًا وقائيًا في إصابة الكلى والتليف، مما يشير إلى إمكانيته كهدف علاجي في تقدم CKD.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم استخدام ذكور فئران C57BL/6J من النوع البري (WT) التي تتراوح أعمارها بين 8 إلى 12 أسبوعًا، تم الحصول عليها من شركة SLAC Jingda Laboratory Animal Co. Ltd. تم إنشاء فئران Knockout لـ Trem2 (Trem2 -/-) عبر تقنيات إعادة التركيب المتماثل التقليدية بواسطة Cyagen Biosciences, Inc. تم تحديد النسل باستخدام PCR وفقًا لإرشادات الشركة المصنعة. استخدمت الدراسة نماذج انسداد الحالب الأحادي (UUO) وإصابة نقص التروية-إعادة التروية (IRI)، التي تم إنشاؤها كما هو موثق سابقًا. تم euthanizing الفئران التي خضعت لـ UUO في اليوم الثالث أو اليوم السابع بعد العملية، بينما تم euthanizing تلك في مجموعة IRI في اليوم السابع. تم جمع أنسجة الكلى لاحقًا لمجموعة من التحليلات الجزيئية والهيستولوجية.
النتائج
في دراسة كلى انسداد الحالب الأحادي (UUO)، وُجد أن تعبير TREM2 قد زاد بشكل كبير في الكلى المسدودة مقارنةً بالتحكمات الوهمية. أظهر تحليل PCR الكمي (qPCR) أن mRNA لـ Trem2 لم يكن قابلاً للاكتشاف في الكلى الوهمية ولكنه ارتفع بشكل ملحوظ في الكلى المسدودة في اليوم السابع بعد العملية. تم تأكيد هذه الزيادة من خلال صبغة المناعية الفلورية (IF)، التي أظهرت نمطًا مشابهًا لتعبير TREM2.
أظهر التحقيق الإضافي في الموقع الخلوي لـ TREM2 من خلال صبغة IF المزدوجة وجود تداخل قوي مع علامة البلعميات F4/80، مما يشير إلى أن البلعميات هي النوع الخلوي الرئيسي الذي يعبر عن TREM2 في الكلى. تشير هذه النتائج إلى أن TREM2 يلعب دورًا كبيرًا في تقدم UUO ويستحق مزيدًا من البحث لتوضيح تداعياته الوظيفية.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في دور TREM2 في إصابة الكلى والالتهاب باستخدام نموذج انسداد الحالب الأحادي (UUO) في الفئران. كشفت النتائج أن نقص TREM2 أدى إلى تفاقم إصابة الكلى الناتجة عن UUO، والتي تميزت بزيادة تلف الأنابيب، وموت الخلايا، والالتهاب. على وجه التحديد، أظهرت فئران Trem2 -/- توسعًا أنبوبيًا كبيرًا، ونخرًا، وزيادة في مستويات جزيء إصابة الكلى-1 (KIM-1) مقارنةً بالتحكمات من النوع البري (WT). بالإضافة إلى ذلك، أدى نقص TREM2 إلى زيادة تعبير السيتوكينات الالتهابية (TNF-α، IL-1β، IL-6) وزيادة التليف الكلوي، كما يتضح من صبغة ماسون والتحليل المناعي النسيجي للكولاجين-I وα-أكتين العضلات الملساء (α-SMA).
أوضحت الدراسة أيضًا الآليات الكامنة وراء تأثيرات TREM2 على ديناميات البلعميات في سياق إصابة الكلى. أدى نقص TREM2 إلى تقليل تسلل البلعميات في كلى UUO وزيادة موت الخلايا في البلعميات المشتقة من نخاع العظام (BMDMs)، مما يتوافق مع انخفاض تنظيم البروتينات المضادة لموت الخلايا وضعف إشارات mTOR. أشارت التحليلات النسخية إلى أن نقص TREM2 أثر على استقطاب البلعميات، مما يعزز كل من الأنماط M1 وM2 في كلى UUO. تشير النتائج إلى أن TREM2 يلعب دورًا حاسمًا في تعديل بقاء البلعميات واستقطابها، مما يؤثر بالتالي على إصابة الكلى والتليف في نماذج UUO. بشكل عام، تسلط هذه الدراسة الضوء على إمكانيات TREM2 كهدف علاجي في الأمراض الكلوية التي تتميز بالالتهاب والتليف.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41419-024-06756-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38849370
Publication Date: 2024-06-07
Author(s): Yan Cui et al.
Primary Topic: Inflammation biomarkers and pathways
Overview
The study investigates the role of the triggering receptor expressed on myeloid cells 2 (TREM2) in renal injury, specifically in the context of unilateral ureteral obstruction (UUO) and ischemia-reperfusion injury (IRI). Using wild-type (WT) and TREM2-deficient (Trem2 -/-) mice, the researchers assessed the impact of TREM2 on macrophage infiltration and tissue damage following UUO. They observed that TREM2 expression was significantly upregulated in obstructed kidneys, and its deficiency led to exacerbated renal inflammation and fibrosis, alongside reduced macrophage infiltration. Additionally, TREM2-deficient bone marrow-derived macrophages (BMDM) displayed increased apoptosis and poorer survival compared to WT BMDM, with a notable shift towards M1 proinflammatory polarization.
Mechanistically, the study suggests that TREM2 deficiency enhances macrophage polarization through the JAK-STAT pathway in the presence of TGF-β1, adversely affecting cell survival by modulating mTOR signaling. The findings indicate that TREM2 plays a protective role in renal injury by regulating macrophage survival and polarization, which, when disrupted, leads to increased tubular injury, inflammation, and fibrosis. The authors propose that further investigation into the protective mechanisms of TREM2 in macrophages is warranted, as their results highlight its critical role in mitigating renal injury.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the critical roles of inflammation and fibrosis in the progression of chronic kidney disease (CKD), which can lead to end-stage renal disease. It highlights the unilateral ureteral obstruction (UUO) model as a representative of human obstructive nephropathy, where complete renal blockage results in tubular epithelial damage and increased renal fibrosis markers, primarily driven by macrophage-mediated inflammation and myofibroblast activation. The paper also addresses the complexities of ischemia-reperfusion injury (IRI), noting that despite reperfusion, renal function often worsens due to multifactorial pathophysiological processes.
A key focus of the study is the role of the triggering receptor expressed on myeloid cells 2 (TREM2) in renal inflammation and fibrosis. TREM2 is implicated in regulating macrophage activity, with its deficiency leading to exacerbated renal inflammation and fibrosis in UUO models. The findings indicate that TREM2 deficiency results in decreased kidney-infiltrating macrophages and altered macrophage polarization towards pro-inflammatory M1 and reparative M2 phenotypes. Additionally, TREM2 appears to modulate critical signaling pathways, such as mTOR and JAK-STAT, influencing macrophage survival and polarization. The study concludes that TREM2 plays a protective role in kidney injury and fibrosis, suggesting its potential as a therapeutic target in CKD progression.
Methods
In this study, male C57BL/6J wild-type (WT) mice aged 8 to 12 weeks were utilized, sourced from SLAC Jingda Laboratory Animal Co. Ltd. Trem2 knockout (Trem2 -/-) mice were created via conventional homologous recombination techniques by Cyagen Biosciences, Inc. Offspring were genotyped using PCR following the manufacturer’s guidelines. The research employed unilateral ureteral obstruction (UUO) and ischemia-reperfusion injury (IRI) models, established as previously documented. Mice subjected to UUO were euthanized at either day 3 or day 7 post-operation, while those in the IRI group were euthanized at day 7. Kidney tissues were subsequently collected for a range of molecular and histological analyses.
Results
In the study of unilateral ureteral obstruction (UUO) kidneys, TREM2 expression was found to be significantly upregulated in obstructed kidneys compared to sham controls. Quantitative PCR (qPCR) analysis revealed that Trem2 mRNA was undetectable in sham kidneys but markedly elevated in obstructed kidneys on postoperative day 7. This increase was corroborated by immunofluorescence (IF) staining, which demonstrated a similar pattern of TREM2 expression.
Further investigation into the cellular localization of TREM2 through double IF staining revealed a strong co-localization with the macrophage marker F4/80, indicating that macrophages are the primary cell type expressing TREM2 in the kidney. These results suggest that TREM2 plays a significant role in the progression of UUO and warrants additional research to elucidate its functional implications.
Discussion
In this study, the role of TREM2 in renal injury and inflammation was investigated using a unilateral ureteral obstruction (UUO) model in mice. The findings revealed that TREM2 deficiency exacerbated UUO-induced renal injury, characterized by increased tubular damage, cell apoptosis, and inflammation. Specifically, Trem2 -/- mice exhibited significant tubular dilation, necrosis, and elevated levels of kidney injury molecule-1 (KIM-1) compared to wild-type (WT) controls. Additionally, TREM2 deficiency led to heightened expression of inflammatory cytokines (TNF-α, IL-1β, IL-6) and increased renal fibrosis, as evidenced by Masson staining and immunohistochemical analysis of collagen-I and α-smooth muscle actin (α-SMA).
The study further elucidated the mechanisms underlying TREM2’s effects on macrophage dynamics in the context of renal injury. TREM2 deficiency resulted in reduced macrophage infiltration in UUO kidneys and increased apoptosis in bone marrow-derived macrophages (BMDMs), correlating with downregulation of anti-apoptotic proteins and impaired mTOR signaling. Transcriptomic analyses indicated that TREM2 deficiency influenced macrophage polarization, promoting both M1 and M2 phenotypes in UUO kidneys. The findings suggest that TREM2 plays a critical role in modulating macrophage survival and polarization, thereby impacting renal injury and fibrosis in UUO models. Overall, this study highlights the potential of TREM2 as a therapeutic target in renal pathologies characterized by inflammation and fibrosis.