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ASN微专辑 扫描二维码 可查看更多内容 编者按 在2024年美国肾脏病学会（ASN）年会—美国肾脏周（Kidney Week 2024）上，来自美国爱荷华大学医疗保健中心的研究团队报告了一项关于WNK1作为渗透压感受器发挥作用的机制及结构-功能研究成果（TH-OR61）。该研究深入探讨了WNK1如何通过特定机制激活Kv3.1通道进而调节抗利尿激素（AVP）的释放，以及C-端内在无序区（IDR）在此过程中的作用。 美国爱荷华大学医疗保健中心Xin Jin分享研究成果 脑室周围器（CVO）缺乏完整血脑屏障的结构。CVO神经元能够检测到血清的高渗状态，从而刺激精氨酸加压素（AVP）的产生和释放。Chou-Long Huang等最近报道，CVO神经元中的WNK1能够感知高渗状态并激活Kv3.1通道，增加动作电位，进而增加AVP的释放。Boyd-Shiwarski等人则报道，WNK1在细胞脱水过程中会形成凝聚物（condensates），并激活NKCC1以恢复细胞体积。C端内在无序区（Intrinsically disordered region, IDR）对于凝聚物的形成至关重要。本研究旨在探讨OSR1/SPAK在WNK1激活Kv3.1中的作用，以及IDR在这一激活过程中的作用。 研究团队通过立体定向注射携带Cre重组酶的AAV病毒至Spak-null和Osr1-floxed小鼠的CVO区域，构建了CVO中SPAK和OSR1基因敲除小鼠模型。随后，通过代谢笼研究评估了这些小鼠的水稳态，并测定AVP水平。同时，在表达了重组WNK1（或其突变体）、SPAK和Kv3.1的HEK细胞中研究Kv3.1电流的变化。此外，还通过Western blot检测了WNK1的生物化学激酶活性。 研究发现 高渗环境可使小鼠CVO中p-OSR1/SPAK的水平升高。CVO中OSR1/SPAK缺失的小鼠表现出多尿和尿渗透压降低的症状，即使在限水状态下也持续存在，表明出现了尿崩症。 与对照组相比，限水的OSR/SPAK缺失小鼠的循环AVP和copeptin水平较低。 在采用全细胞记录方法且电极内液（即细胞内液）含有20 mM氯化物的情况下，将表达全长WNK1、SPAK和Kv3.1的HEK细胞暴露于生理性细胞外高渗溶液（含5 mM氯化钠，简称“HTS”）中，观察到Kv3.1电流增加。 当电极内液（即细胞内液）中的氯离子浓度增加到100 mM时，HTS对Kv3.1的激活作用被减弱。重要的是，仅表达WNK1激酶域（氨基酸1-491）、SPAK和Kv3.1的细胞也能对HTS产生反应。此外，HTS还诱导了WNK1（1-491）的自磷酸化。 研究得出结论，CVO神经元中的WNK1介导的渗透压感受涉及通过SPAK/OSR1激活Kv3.1。WNK1激酶域可以独立于其C端IDR区域检测细胞外高渗状态。这些结果支持了结构数据，即WNK激酶域空腔内的水和氯离子对激酶活性具有负调控作用。IDR如何与激酶域协调以调节下游效应分子，有待未来研究揭示。 结语 本研究深化了我们对WNK1作为渗透压感受器在体液平衡调节中作用的理解，还为未来探索渗透压感受机制及其相关疾病的治疗提供了新的视角和思路。期待未来能有更多研究揭示WNK1及其相关分子的复杂调控网络，为临床治疗和药物研发提供理论依据。 声明：本文仅供医疗卫生专业人士了解最新医药资讯参考使用，不代表本平台观点。该等信息不能以任何方式取代专业的医疗指导，也不应被视为诊疗建议，如果该信息被用于资讯以外的目的，本站及作者不承担相关责任。 最新《国际糖尿病》读者专属微信交流群建好了，快快加入吧！扫描左边《国际糖尿病》小助手二维码（微信号：guojitnb），回复“国际糖尿病读者”，ta会尽快拉您入群滴！ （来源：《肾医线》编辑部）

肝脏是我们身体里的“大功臣”，默默地为我们处理各种毒素和废物。然而，它常常受到肝病的威胁，特别是酒精性肝病（Alcoholic Liver Disease，ALD）。长期过量饮酒是引发ALD的“导火索”。在日常生活中，有些人因应酬或不良习惯而长期饮酒过量，这可能导致肝脏逐渐积累脂肪，引发炎症，最终恶化成肝硬化甚至肝癌。这就像一颗隐藏在体内的“定时炸弹”，随时可能爆发，严重危害我们的健康和生活质量。 目前，ALD的治疗进展缓慢，传统治疗方法效果有限，而且药物可能引发不良反应，让患者在治疗过程中倍感痛苦。然而，大自然总是充满惊喜。大蒜，这种厨房中常见的调味品，可能蕴含着治疗ALD的巨大潜力。 自古以来，大蒜就被用于保健，它富含多种活性成分，如含硫化合物和酶类。以往的研究发现，这些成分具有抗氧化、抗炎和调节代谢等多种生物学活性，可能有助于保护肝脏。然而，大蒜在ALD治疗中的具体作用机制尚未完全明确。 近日，山西医科大学第二医院的研究团队在《基因与营养》（Genes & Nutrition）杂志上发表了一篇题为“Exploring the Therapeutic Potential of Garlic in Alcoholic Liver Disease: A Network Pharmacology and Experimental Validation Study”的研究论文。在这项研究中，研究人员运用网络药理学和分子对接技术，对大蒜治疗ALD的活性化合物与关键靶点进行了预测。 大蒜活性成分及干预靶点的确定： 通过对TCMSP数据库的筛选，依据口服生物利用度（OB）大于30%且排除低特异性成分的条件，研究人员确认了26种大蒜活性成分。同时，综合多个数据库信息，收集到503个大蒜潜在靶点，为后续研究大蒜在治疗ALD中的作用提供了基础数据。 图1：大蒜的主要有效成分 酒精性肝病潜在治疗靶点的获取： 从DisGeNET、GeneCards和DiGSeE数据库分别检索与ALD相关的靶点，经过整理和合并，确定了717个主要靶点。将这些靶点与大蒜靶点取交集，最终得到83个潜在治疗靶点。 构建相互作用网络及通路分析： 将83个潜在治疗靶点导入String数据库构建PPI网络，并获取GO主题和KEGG通路信息。随后将活性成分、潜在治疗靶点、GO主题和信号通路导入Cytoscape软件，成功构建成分-疾病-靶点相互作用网络。 图2：大蒜活性成分-ALD-靶点相互作用网络 GO和KEGG通路富集分析结果显示，基因功能在分子功能（MF）、细胞组成（CC）和生物过程（BP）方面有不同程度的富集，如GO-BPs涉及脂肪酸代谢等过程，靶点主要富集在107个KEGG通路，包括与ALD密切相关的药物代谢-细胞色素P450等通路。这些分析结果表明大蒜可能通过多种生物学过程和信号通路对ALD产生影响。同时，通过特定算法筛选出10个核心靶点，如IL6、TNF等。 分子对接验证活性成分与靶点的结合： 以大蒜主要活性成分作为配体，与从PPI网络中选取的核心靶点进行分子对接。设定分子结合能小于-4.2 kcal/mol为有意义的结合强度标准，发现SobrolA、Benzaldoxime和(+)-L-Alliin等成分对炎症因子（IL6、TNF、IL1B）和受体TLR4表现出较强的结合能力，且SobrolA对酒精脱氢酶（ADH1A、ADH1B、ADH1C、ADH5）的结合稳定性最佳。这一结果从分子层面揭示了大蒜活性成分与ALD相关靶点的相互作用机制。 图3：活性成分与炎症因子的分子对接结果 蛋白质-蛋白质相互作用网络分析的深入见解： 详细的蛋白质-蛋白质相互作用网络分析展示了活性成分与受体结合的具体模式和结合位点信息。例如，SobrolA与IL6、TNF、IL1B和TLR4的结合方式及结合位点各不相同，这进一步解释了活性成分如何在分子水平上发挥作用，为理解大蒜治疗ALD的机制提供了更微观的视角。 人类组织中关键基因表达状态的分析与差异探讨： 利用GSE28619数据集对人类组织中关键基因在ALD中的表达进行分析，发现ADH1A和ADH1C在酒精性肝炎患者肝组织中表达下调，而ADH1B和ADH5无明显变化，炎症因子TNF、IL6、IL1B和受体TLR4的表达差异不显著。这一结果与之前网络药理学和分子对接的结论不完全一致，促使研究人员进行实验验证。通过实验发现ALD小鼠炎症因子和TLR4表达增加，ADH水平降低。 图4：ALD中人体组织中关键基因的表达 大蒜治疗ALD的潜在机制及乙醇代谢的关联： 乙醇在肝脏的氧化代谢主要依赖酒精脱氢酶（ADH），ALD患者肝脏中ADH表达下调，影响乙醇解毒，进而导致肝损伤。研究推测大蒜可能通过增加ADH活性来促进乙醇代谢，从而抑制ALD进展。这一假设与实验中观察到的ALD小鼠ADH水平降低相呼应，为大蒜治疗ALD的机制提供了一种合理的解释。 大蒜核心基因及活性成分在治疗中的关键作用： 通过算法筛选和信号通路分析确定的10个核心基因，如IL6、TNF、AKT1等，在大蒜治疗ALD过程中发挥关键作用。分子对接验证了部分活性成分对这些核心基因的强结合能力，实验也证实大蒜素治疗可提高ADH活性、降低炎症因子和TLR4表达。 因此，SobrolA、(+)-L-Alliin、Benzaldoxime和Allicin等成分因其对关键ALD相关基因的显著亲和力，成为治疗ALD极具潜力的天然药物候选者。这些发现为开发基于大蒜的ALD治疗方法提供了重要的理论依据。 图5：大蒜素对小鼠血清中抗炎因子和TLF4表达的影响 总体而言，本研究运用网络药理学和分子对接技术，在大蒜治疗ALD方面取得重要成果。通过数据库筛选确定了大蒜的26种活性成分及503个潜在靶点，与ALD相关数据库取交集得到83个潜在治疗靶点，构建的相互作用网络和通路分析揭示了大蒜可能通过多种途径影响ALD。分子对接验证了部分活性成分与核心靶点的强结合能力，虽人类组织基因表达分析初有不符但经实验验证了ALD小鼠炎症因子和TLR4表达及ADH水平变化。研究表明大蒜可能通过减轻炎症反应和增强乙醇代谢阻碍ALD进展，其中SobrolA等成分极具潜力，为开发治疗ALD的药物提供了理论依据，凸显了植物药在肝病治疗中的重要性。 参考文献： Gao, S., Gao, T., Li, L. et al. Exploring the therapeutic potential of garlic in alcoholic liver disease: a network pharmacology and experimental validation study. Genes Nutr 19, 13 (2024). https://doi.org/10.1186/s12263-024-00748-3 本文仅用于学术分享，转载请注明出处。若有侵权，请联系微信：bioonSir 删除或修改！ 点击下方「阅读原文」，前往生物谷官网查询更多生物相关资讯~

引言 应激包括高原低氧、辐射和心理应激等，可引起免疫系统紊乱诱导抑郁。造血干细胞（HSC）可以直接感受神经内分泌信号并维持免疫系统稳态。然而HSC在应激诱发抑郁中的具体作用及其机制尚不明确。 2024年10月22日，浙江大学基础医学院陆新江团队在Cell Stem Cell杂志上在线发表题为Vasopressin drives aberrant myeloid differentiation of hematopoietic stem cells, contributing to depression in mice的研究论文。研究阐述了应激条件下精氨酸加压素（AVP）介导脑-骨髓轴的作用和机制，揭示了神经内分泌信号影响HSC髓系分化的特异性分子机制。 该研究组采用单细胞转录组测序（scRNA-seq）发现应激诱导的抑郁小鼠骨髓中髓系祖细胞CMP和GMP数量增加，并且淋巴系祖细胞CLP和ProB数量减少。scRNA-seq的数据还发现HSC的S100A9表达上调，并且介导了髓系分化。进一步深入分析scRNA-seq数据并结合ImmGen结果显示精氨酸加压素受体2（AVPR2）在中性粒祖细胞样细胞群（ProNeuL）和中性粒细胞中的表达显著高于其他细胞。采用过继性转移AVP处理后的中性粒细胞，发现其可促进骨髓的髓系细胞生成，而中性粒细胞特异性敲除AVPR2则抑制小鼠的髓系分化。进而通过小鼠体内示踪技术证明骨髓HSC来源的中性粒细胞可进入脑内。通过中性粒细胞转录组测序发现AVP处理小鼠中性粒细胞IL36G表达上调，并且造血细胞特异性敲除IL36G受体IL1RL2抑制髓系细胞产生和脑内神经炎症反应。 上述研究结果表明，造血系统在应激诱导的抑郁症发病机制中发挥了关键作用，并揭示了脑-骨髓轴在抑郁发生中的作用机制（图1）。靶向IL36G-IL1RL2的单抗已于2022年获批用于治疗银屑病，如果未来在人类中证明对抑郁症同样有效，将具有重要的临床意义。 研究团队还发现高原低氧也会引起髓系分化促进抑郁发生，但在分子机制上与心理应激诱导的抑郁症有一定差异，该工作还在进一步进行中。此外髓系分化在消化道肿瘤的发生和发展过程中也发挥了重要作用，相关研究正在深入展开。 图1 应激驱动HSC偏髓系分化促进抑郁发生（Credit: Cell Stem Cell） 参考文献 https://www.cell.com/cell-stem-cell/abstract/S1934-5909(24)00358-8 责编|探索君 排版|探索君 来源|BioArt End 往期精选 围观 一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版） 热文 Cell | 是什么决定了细胞的大小？ 热文 Nature | 2024年值得关注的七项技术 热文 Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望 热文 CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述