標(biāo)題：The AE4 transporter mediates kidney acid-base sensing  

AE4 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白介導(dǎo)腎臟酸堿感應(yīng)

來(lái)源：Nature Communications 26 May 2023

  

摘要內(nèi)容

 

本研究揭示了腎臟遠(yuǎn)端腎單位中介細(xì)胞（intercalated cells, ICs）特異性表達(dá)的Na?依賴性Cl?/HCO??交換蛋白AE4（Slc4a9）在酸堿平衡調(diào)節(jié)中的核心作用。AE4缺失小鼠（Ae4?/?）在代謝性堿中毒或酸中毒條件下無(wú)法感知并糾正酸堿失衡，導(dǎo)致嚴(yán)重的酸堿紊亂。機(jī)制上，AE4缺失阻斷了Cl?/HCO??交換蛋白pendrin（Slc26a4）的適應(yīng)性調(diào)節(jié)功能，進(jìn)而損害HCO??的分泌或重吸收。該研究首次將AE4鑒定為腎臟感知酸堿狀態(tài)變化的關(guān)鍵元件。

 

研究目的

 

明確AE4在腎臟酸堿穩(wěn)態(tài)中的生理功能，驗(yàn)證其是否參與酸堿感應(yīng)機(jī)制，并闡明其如何調(diào)控pendrin介導(dǎo)的HCO??分泌。

 

研究思路

模型構(gòu)建：使用AE4基因敲除小鼠（Ae4?/?）與野生型（Ae4?/?）對(duì)照。  

 

干預(yù)設(shè)計(jì)：  

 

鹽耗竭（低鹽飲食）評(píng)估血容量調(diào)節(jié)功能。  

 

堿負(fù)荷（低鹽飲食 + NaHCO?飲水）誘導(dǎo)代謝性堿中毒。  

 

酸負(fù)荷（低鹽飲食 + NH?Cl飲水）誘導(dǎo)代謝性酸中毒。  

多層面檢測(cè)：  

 

分子水平：mRNA與蛋白表達(dá)（Western blot）。  

 

細(xì)胞水平：免疫熒光定位pendrin分布。  

 

功能水平：離體腎小管灌流測(cè)定pendrin活性、尿液HCO??分泌及血液/尿液生化分析。  

 

測(cè)量數(shù)據(jù)及研究意義

血漿電解質(zhì)與酸堿指標(biāo)（圖1d, 1e, 3a）  

 

數(shù)據(jù)：Ae4?/?小鼠在鹽耗竭后出現(xiàn)低氯性堿中毒（↓血漿[Cl?]、↑血漿[HCO??]）；酸負(fù)荷后酸中毒更嚴(yán)重（↓血pH、↑血漿[Cl?]）。  

 

意義：證明AE4缺失導(dǎo)致系統(tǒng)性酸堿失衡，提示其感應(yīng)功能喪失。  

Pendrin表達(dá)與定位（圖2a–d, 3b–d）  

 

數(shù)據(jù)：堿負(fù)荷時(shí)，野生型pendrin mRNA/蛋白表達(dá)↑且膜轉(zhuǎn)位↑，而Ae4?/?無(wú)響應(yīng)；酸負(fù)荷時(shí)，野生型pendrin表達(dá)↓且膜定位減少，Ae4?/?無(wú)變化。  

 

意義：AE4是pendrin響應(yīng)酸堿狀態(tài)的關(guān)鍵調(diào)控因子。  

Pendrin活性與尿液HCO??分泌（圖2e–f）  

 

數(shù)據(jù)：離體腎小管灌流顯示，堿負(fù)荷后野生型pendrin活性↑，尿[HCO??]↑，Ae4?/?無(wú)變化。  

 

意義：AE4缺失直接損害pendrin功能，導(dǎo)致HCO??分泌障礙。  

尿液pH與可滴定酸（TA）（圖3e–f）  

 

數(shù)據(jù)：酸負(fù)荷后Ae4?/?尿液pH高于野生型，且TA排泄與血漿[HCO??]關(guān)系異常。  

 

意義：AE4缺失削弱酸化能力，提示pendrin抑制失敗導(dǎo)致HCO??持續(xù)丟失。  

 

丹麥Unisense電極測(cè)量數(shù)據(jù)的研究意義

 

測(cè)量方法（Methods: Urine analysis）  

使用Unisense pH-200微電極（精度0.001 pH單位）測(cè)定尿液pH（圖3e）。  

詳細(xì)意義：  

高靈敏度檢測(cè)：精準(zhǔn)捕捉AE4?/?小鼠在酸負(fù)荷下尿液pH的細(xì)微變化（野生型尿pH顯著↓，Ae4?/?僅輕微↓），揭示其腎臟酸化功能缺陷。  

 

 

機(jī)制關(guān)聯(lián)：結(jié)合可滴定酸（TA）數(shù)據(jù)（圖3f），證明AE4缺失導(dǎo)致pendrin無(wú)法正常抑制，使腎臟在酸中毒時(shí)仍持續(xù)分泌HCO??（而非重吸收），加劇酸中毒。  

 

技術(shù)優(yōu)勢(shì)：該電極的高分辨率為病理?xiàng)l件下（如腎小管酸中毒）的尿液酸化能力評(píng)估提供了可靠工具。  

 

結(jié)論

AE4是β型介細(xì)胞的基底側(cè)酸堿傳感器，通過(guò)調(diào)節(jié)HCO??內(nèi)流控制pendrin表達(dá)與活性。  

 

堿中毒時(shí)，AE4促進(jìn)HCO??內(nèi)流→pendrin激活→HCO??分泌↑；酸中毒時(shí)則相反（圖4模型）。  

 

AE4缺失導(dǎo)致腎臟喪失酸堿感知能力，引發(fā)危及生命的酸堿紊亂，為相關(guān)疾病（如代謝性堿中毒/酸中毒）提供新治療靶點(diǎn)。