《Kidney International》：Cadherin-11 mediates kidney injury through altered renal fibroblast mechanobiology
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引言：Cadherin-11 (CDH11) 是一种力学敏感蛋白，能够形成细胞-细胞和细胞-基质连接，调控对环境刺激的反应。已知其可维持成纤维细胞活化和炎症环境，因此研究人员假设CDH11是抑制肾损伤的可行靶点。方法：采用三种模型测试Cdh11基因敲除及CDH
引言：Cadherin-11 (CDH11) 是一种力学敏感蛋白，能够形成细胞-细胞和细胞-基质连接，调控对环境刺激的反应。已知其可维持成纤维细胞活化和炎症环境，因此研究人员假设CDH11是抑制肾损伤的可行靶点。方法：采用三种模型测试Cdh11基因敲除及CDH11阻断抗体SYN0012对肾损伤结局的疗效，包括：单侧输尿管梗阻（UUO）、马兜铃酸肾病（AAN）以及单肾切除合并血管紧张素II输注（Unx/AngII）。分离肾成纤维细胞以测试CDH11介导的环境信号响应。使用细胞因子阵列量化分泌变化，原子力显微镜（AFM）测量组织硬度。结果：CDH11在损伤后上调，定位于间质。Cdh11-/-小鼠在UUO后纤维化减少，循环中炎症、纤维化和肾损伤标志物水平降低。在AAN模型中，Cdh11-/-小鼠生存率和肾功能（血浆BUN）改善；在Unx/AngII模型中，Cdh11-/-小鼠功能改善且心肾损伤标志物减弱。Cdh11-/-肾成纤维细胞的收缩性和应变敏感性降低，这些效应进一步由UUO后纤维化微环境组织硬化受限所支持。SYN0012在三种损伤模型中重现了主要发现。结论：靶向CDH11在多种模型中减轻肾损伤，改善肾功能，减少纤维化和炎症，并保护下游心脏重塑。这确立了CDH11在肾成纤维细胞力学生物学中的关键作用，限制组织硬化从而阻止损伤传播。因此，靶向CDH11可能是限制慢性肾病进展的新策略。
**研究背景与目的**
慢性肾脏病（CKD）全球患病率约10%，由糖尿病、高血压、肾小管损伤和肾小球肾炎等多种病因引起，其特征为细胞外基质（ECM）积累和炎症。现有治疗手段（如肾素-血管紧张素-醛固酮系统阻断剂和SGLT2抑制剂）仅能在特定背景下延缓CKD进展，亟需识别新的肾损伤机制和靶点。Cadherin-11（CDH11，钙黏蛋白-11）是一种力学敏感蛋白，能形成强同型黏附键，参与细胞-细胞和细胞-基质连接，调控成纤维细胞活化和炎症微环境。在类风湿关节炎、主动脉瓣狭窄和心肌梗死模型中，CDH11 已被证实促进纤维化和炎症。然而，CDH11 在肾脏疾病中的功能尚不清楚。基于此，研究人员利用多种小鼠肾损伤模型，系统探究 CDH11 在肾损伤中的致病作用，并评估其作为治疗靶点的潜力，该研究发表在《Kidney International》。
**主要技术方法**
研究人员采用三种小鼠肾损伤模型：单侧输尿管梗阻（UUO，模拟肾小管间质纤维化）、马兜铃酸肾病（AAN，毒素诱导急性肾损伤转慢性模型）和单肾切除合并血管紧张素II输注（Unx/AngII，慢性高血压模型）。使用全身性Cdh11基因敲除小鼠（Cdh11
-/-）和CDH11阻断抗体SYN0012进行干预。分离肾成纤维细胞（RFs）进行体外实验，包括胶原凝胶压缩实验、FlexCell应变系统模拟机械拉伸、共培养巨噬细胞（M?）进行细胞因子阵列分析。原子力显微镜（AFM）测量肾组织局部硬度。此外，利用公开的单细胞RNA测序数据集（来自健康成人肾脏、人肾移植排斥活检标本及八名CKD患者）分析CDH11的细胞定位。
**研究结果**
1. **Cadherin-11在肾损伤中上调**：通过定量PCR和免疫荧光染色，发现UUO和AAN模型小鼠肾皮质中Cdh11 mRNA和蛋白表达显著升高，而Unx/AngII模型（较轻损伤）中无明显变化。CDH11主要定位于损伤肾小管周围的间质，而非肾小管上皮细胞。在人类CKD肾组织中也观察到类似间质染色模式。单细胞RNA测序数据显示，在健康成人肾脏中CDH11低表达于系膜和近端小管，但在人肾移植排斥活检和CKD患者中，CDH11主要由肾成纤维细胞（RFs）表达；小鼠UUO模型中，Cdh11在活化成纤维细胞中显著富集。
2. **Cadherin-11基因敲除减轻多种肾损伤模型的纤维化、炎症和肾功能障碍**：在UUO模型中，Cdh11
-/-小鼠肾皮质胶原沉积减少，Il6基因表达降低，血浆中肾损伤标志物（胱抑素C、脂质运载蛋白-2、KIM-1）、炎症介质（CHI3L1、M-CSF、TNF-α）和纤维化标志物（Periostin、MMP-3）水平下降。在AAN模型中，Cdh11
-/-小鼠生存率完全改善（野生型死亡25%），血浆BUN水平降低。在Unx/AngII模型中，Cdh11
-/-小鼠血浆BUN降低，Il6和心衰标志物Bnp表达下降，左心室后壁厚度（心脏肥厚指标）未增加，且血压与野生型无差异。
3. **肾成纤维细胞Cadherin-11调控体外物理和生物分子刺激的应答**：从健康Cdh11
+/+和Cdh11
-/-小鼠肾皮质分离RFs，未发现基线纤维化基因（Il6、Acta2等）表达差异。将RFs包埋于浮动胶原凝胶中，Cdh11
-/- RFs的胶原压缩能力显著减弱。在FlexCell应变系统中施加逐步增加的双轴拉伸（模拟UUO引起的压力升高），Cdh11
-/- RFs未能上调Il6及TNC受体Sdc4（而Cdh11
+/+ RFs上调）。共培养实验中，Cdh11
-/- RFs与Cdh11
-/- M?共同培养的上清液呈促血管生成、抗纤维化和抗炎特性；基因嵌合共培养（Cdh11
-/- RFs/野生型M?）与双敲除共培养结果相似，而野生型RFs/Cdh11
-/- M?共培养则偏离，提示RFs主导CDH11依赖的分泌表型。
4. **纤维化生态位力学特性受Cadherin-11调控**：在UUO后7天肾组织中，CDH11定位于Tenascin-C（TNC，纤维化生态位标记物）阳性区域，但TNC阳性区域不一定包含CDH11。AFM测量显示，TNC
+CDH11
+的肾小管周围区域硬度显著高于TNC
+CDH11
-和TNC
-区域；而在Cdh11
-/-肾脏中，这种硬度差异完全消失。
5. **阻断抗体改善小鼠肾损伤模型结局**：预防性给予SYN0012（CDH11阻断抗体）可减少UUO小鼠的胶原沉积，降低Havcr1（编码KIM-1）、Tgfb1和Col1a1表达。在AAN模型中，SYN0012治疗降低血浆BUN。在Unx/AngII模型中，损伤建立4周后治疗性给予SYN0012，持续8周，可降低血浆BUN，减少Havcr1、Tgfb1和Tnfa表达，并降低Bnp表达和左心室质量。
**讨论与结论**
讨论部分指出，CDH11通过调控肾成纤维细胞对环境信号的应答，促进炎症和纤维化，并关键性地调节纤维化生态位的组织硬度，从而驱动肾损伤进展。Cdh11基因敲除和药物阻断在三种模型中均改善肾功能、减少纤维化、抑制炎症，并产生心脏保护效应，表明CDH11是CKD的重要致病因子和治疗靶点。研究结论为：靶向CDH11可减轻多种模型中的肾损伤，改善肾功能，减少纤维化和炎症，并保护下游心脏重塑。这确立了CDH11在肾成纤维细胞力学生物学中的关键作用，限制组织硬化从而阻止损伤传播。因此，靶向CDH11可能是限制慢性肾病进展的新策略。
