Pannexin1通过内质网钙泄漏驱动急性肾损伤后细胞衰老及肾纤维化的非经典机制

本研究揭示了Pannexin1(Panx1)在急性肾损伤(AKI)向慢性肾病(CKD)转变中的关键作用。研究人员发现内质网定位的Panx1通过介导钙离子(Ca2+)泄漏，导致线粒体钙超载和功能障碍，从而促进肾小管上皮细胞衰老及纤维化。该发现为AKI后肾纤维化治疗提供了新靶点，论文发表于《Nature Communications》。

　　

肾脏作为人体重要的排泄器官，其功能衰竭将导致严重后果。急性肾损伤(AKI)是临床常见病症，住院患者中发生率高达20-31.7%。更严峻的是，约20%的AKI患者会发展为慢性肾病(CKD)，这一过程被称为急性肾病(AKD)。尽管医学界已认识到AKI向CKD转变的重要性，但驱动这一病理过程的分子机制仍不清楚。近年来研究发现，细胞衰老在这一转变中扮演关键角色，但具体调控机制有待阐明。

在这项发表于《Nature Communications》的研究中，Liuwei Huang、Yanting Shen等科学家聚焦于通道蛋白Pannexin1(Panx1)在肾损伤后细胞衰老中的作用。Panx1家族包含三个成员，其中Panx1已知在质膜上形成ATP释放通道，但其在内质网(ER)中的功能鲜为人知。研究人员通过临床样本分析发现，老年人和老年小鼠肾脏组织中Panx1表达显著升高，且与衰老标志物SA-β-Gal活性呈正相关。这一现象提示Panx1可能与肾脏衰老过程密切相关。

为深入探究Panx1的作用机制，研究团队采用了多种关键技术方法：通过单侧缺血再灌注损伤(uIRI)和重复低剂量顺铂(RLDC)建立AKI-CKD小鼠模型；利用免疫荧光和免疫印迹分析蛋白表达；采用钙离子荧光探针(Fura red、Fluo-4、Rhod2)检测细胞内钙动态；通过透射电镜观察线粒体-内质网接触位点(MERCs)；使用CRISPR-Cas9技术构建Panx1敲除细胞系；并分析了9例AKD患者和8例对照者的肾活检样本。

研究结果部分：

"Expression of Panx1 in the kidneys of aging humans and mice"显示，老年人和老年小鼠肾脏中Panx1表达显著增加，且与衰老标志物共定位。免疫荧光证实Panx1主要表达于肾小管上皮细胞(TECs)，而非肾间质细胞。

"Enhanced Panx1 expression detected in the kidneys of the uIRI and RLDC murine models"发现，两种AKI-CKD模型中Panx1表达均上调，且与Cdkn1a(p21) mRNA共定位，表明Panx1参与应激诱导的肾脏衰老。

"Panx1 mediates stress-induced senescence in tubular epithelial cells"通过体外实验证明，辐射或顺铂处理可诱导TECs中Panx1表达，敲低Panx1可减轻衰老表型，而过表达则促进衰老。

"Upregulation of ER-localized Panx1 induces cellular senescence"首次揭示Panx1在内质网的定位，构建仅表达于内质网的截短型Panx1(Panx1^1-89)，证实ER-Panx1足以诱导细胞衰老。

"Panx1 increases cytoplasmic calcium in senescent tubular epithelial cells"阐明Panx1作为ER钙泄漏通道的功能，导致胞浆Ca²⁺水平升高，使用钙螯合剂BAPTA-AM可逆转这一效应。

"Panx1 promotes ER-to-mitochondria Ca²⁺ transfer and induces senescence"发现Panx1通过增加线粒体-内质网接触位点(MERCs)数量，促进Ca²⁺向线粒体转移，导致线粒体钙超载。敲低线粒体钙单向转运体(MCU)可减轻Panx1诱导的衰老。

"Panx1 localizes to and regulates mitochondria-ER contacts"通过密度梯度离心和电镜证实Panx1富集于MERCs，调控ER与线粒体间距离。

"Panx1 knockout mitigates renal senescence in vivo"显示，Panx1基因敲除可显著减轻AKI模型中的肾脏衰老和纤维化，验证了其病理作用。

"Upregulation of Panx1 in the renal tissue of AKD patients"临床数据分析发现，AKD患者肾组织中Panx1表达与肾功能指标(eGFR)负相关，与纤维化程度正相关。

研究结论部分指出，这项研究首次揭示了ER定位的Panx1通过调控MERCs介导的Ca²⁺转移，在AKI后肾小管上皮细胞衰老和纤维化中的关键作用。与传统认知的质膜Panx1功能不同，ER-Panx1作为钙泄漏通道，导致线粒体钙超载、活性氧(ROS)产生和细胞衰老。这一发现不仅拓展了对Panx1生物学功能的认识，更重要的是为阻断AKI-CKD转变提供了新的治疗靶点。研究团队建议，针对ER-Panx1的特异性抑制剂可能成为治疗肾纤维化的潜在药物，但未来仍需开发组织特异性敲除模型以进一步验证其治疗价值。