骨橋蛋白（osteopontin，OPN）是在機(jī)體發(fā)育過程中或某些病理狀態(tài)下主要由間葉組織細(xì)胞分泌到細(xì)胞外基質(zhì)中的一種酸性糖蛋白。OPN廣泛分布于多種組織和細(xì)胞中，包括骨、腎、肌肉、膀胱及自然殺傷細(xì)胞，可通過一定的信號(hào)途徑參與細(xì)胞的粘附、遷移等多種細(xì)胞行為的調(diào)節(jié)，是機(jī)體組織或器官發(fā)育過程中一個(gè)重要的調(diào)節(jié)因素；而且OPN在細(xì)胞免疫、創(chuàng)傷愈合、腫瘤轉(zhuǎn)移等病理過程中，同樣發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。2022年3月，Science Advances上發(fā)表了一篇題為“Identification of kidney injury–released circulating osteopontin as causal agent of respiratory failure”的文章，表明人類急性腎損傷（AKI）產(chǎn)生的OPN能夠誘導(dǎo)急性肺損傷（ALI）和多器官衰竭。

缺血性AKI導(dǎo)致嚴(yán)重的ALI

為了識(shí)別受傷組織和其他器官之間的交流，研究者建立了一個(gè)多器官衰竭模型。模型是通過對(duì)腎臟進(jìn)行損傷處理來研究其對(duì)肺的遠(yuǎn)程影響。對(duì)C57BL/6小鼠進(jìn)行雙側(cè)腎缺血再灌注損傷（IRI）并分析遠(yuǎn)程ALI（AKI-ALI）。腎損傷導(dǎo)致AKI后，第1天的血尿素氮（BUN）和血清肌酐水平高度升高，表明嚴(yán)重的腎功能衰竭。BUN在第3至第5天緩慢改善約50%，血清肌酐在第3至第5天保持在較低水平。同時(shí)，小鼠發(fā)生了嚴(yán)重的肺損傷和炎癥（AKI-ALI），表現(xiàn)為間質(zhì)空間擴(kuò)張、細(xì)胞增加和間質(zhì)水腫。第1天，肺泡壁厚度比假手術(shù)水平增加了75%，表明氧合障礙。中性粒細(xì)胞和間質(zhì)巨噬細(xì)胞（IM）在肺中積累，在AKI后第1天達(dá)到峰值，到第5天仍顯著升高。與來自假手術(shù)對(duì)照組的肺泡灌洗液（BAL）相比，對(duì)AKI后第1天的肺支氣管肺泡灌洗液（BAL）的分析顯示總蛋白和白蛋白濃度顯著增加，以及總免疫細(xì)胞和中性粒細(xì)胞增加。這些BAL發(fā)現(xiàn)與實(shí)質(zhì)性AKI-ALI一致。這些變化的功能后果是AKI后第1天的氧交換顯著受損。因此，模型中的小鼠數(shù)據(jù)非常類似于在AKI后多器官衰竭患者中觀察到的數(shù)據(jù)。

圖1  缺血性AKI會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的ALI。

在AKI-ALI期間，OPN在腎臟中上調(diào)，但在肺中不上調(diào)

研究者使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法CellPhoneDB來執(zhí)行跨器官的計(jì)算配體-受體（L-R）配對(duì)分析。配體位于腎臟中，它們的同源受體位于肺中。分析分為從腎臟中的非免疫細(xì)胞或免疫細(xì)胞類型到肺中的非免疫細(xì)胞或免疫細(xì)胞類型的L-R配對(duì)。無論是在基線（假手術(shù)）還是在損傷后（AKI腎臟或AKI-ALI肺）檢測到的得分最高的L-R配對(duì)是腎小管細(xì)胞表達(dá)的OPN（或分泌的磷蛋白-1）與在肺非免疫和免疫細(xì)胞中的受體CD44的配對(duì)。

為了解OPN與AKI-ALI發(fā)展之間的關(guān)系，對(duì)C57BL/6小鼠進(jìn)行AKI，并在1、2、4、6和12小時(shí)后對(duì)其實(shí)施安樂死。AKI后1小時(shí)血清BUN和血清肌酐水平已經(jīng)顯著升高，血清腎損傷分子-1（KIM-1；腎損傷的敏感標(biāo)志物）在12小時(shí)升高，表明嚴(yán)重的腎損傷。腎臟OPN表達(dá)在AKI后2～4小時(shí)已經(jīng)明顯升高，在12小時(shí)達(dá)到峰值，并保持升高至少到第5天。然而，在同一時(shí)間，肺OPN表達(dá)幾乎檢測不到或非常低。血清OPN蛋白表達(dá)水平隨著腎臟OPN mRNA表達(dá)的變化而變化。AKI小鼠的OPN水平升高與腎損傷程度（BUN/OPN）相關(guān)。

圖2  在AKI-ALI期間，OPN在腎臟而不是肺中上調(diào)。

OPN的藥理學(xué)或遺傳抑制可在AKI后預(yù)防ALI

研究者對(duì)C57BL/6小鼠進(jìn)行雙側(cè)IRI并注射對(duì)照免疫球蛋白G（IgG）或抗OPN中和抗體。在沒有抗體處理的OPN-global KO小鼠和野生型小鼠中進(jìn)行了類似的實(shí)驗(yàn)?？?/span>OPN抗體治療的小鼠和OPN-global KO小鼠在第1天經(jīng)歷了與對(duì)照組相同程度的腎損傷，血清BUN和KIM-1水平升高。然而，在用抗OPN抗體治療后的小鼠和OPN-global KO小鼠中，肺損傷得到了顯著改善。抗OPN抗體大幅度減少了AKI后肺中性粒細(xì)胞和IM的積累，并且這些現(xiàn)象在OPN-global KO小鼠中幾乎被完全阻止。與AKI后第1天的對(duì)照組相比，抗OPN抗體治療的小鼠也表現(xiàn)出血管滲漏顯著減少和肺功能的改善。根據(jù)研究結(jié)果可以將循環(huán)OPN確定為AKI-ALI中肺部內(nèi)皮屏障通透性、肺免疫細(xì)胞積累和功能障礙的關(guān)鍵和必要調(diào)節(jié)劑。

AKI后循環(huán)OPN足以誘發(fā)ALI

研究者在輕度AKI（縮短缺血時(shí)間）的情況下測試了OPN注射的效果。輕度 AKI的血清OPN水平顯著低于重度AKI。與假手術(shù)對(duì)照組相比，輕度AKI后6小時(shí)血清BUN水平顯著升高，但比重度AKI低。將OPN蛋白靜脈注射到輕度AKI小鼠中，注射量與重度AKI后6小時(shí)的血清濃度相似，觸發(fā)的AKI-ALI與重度AKI-ALI相當(dāng)。對(duì)未受傷的小鼠進(jìn)行了OPN注射，無法檢測到肺泡壁厚度的增加和肺的炎癥變化，因此，可得出結(jié)論，僅在AKI的情況下，OPN才能誘導(dǎo)AKI-ALI。

臨床上，AKI-ALI可能由于許多混雜因素而未被充分認(rèn)識(shí)，例如并存的高血容量或心功能不全，這通常是AKI患者呼吸窘迫的主要原因，而AKI誘導(dǎo)的促炎作用被低估了。本次研究成果確定腎損傷釋放的循環(huán)骨橋蛋白是呼吸衰竭的病因對(duì)肺損傷的治療具有重要作用。

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