Посещений:

Нефрин и ассоциированный с ним белковый комплекс в почках и поджелудочной железе

NEPHRIN AND ITS ASSOCIATED PROTEIN COMPLEX IN THE KIDNEY AND PANCREAS
Tuula Palmen (Helsinki University Biomedical Dissertation No 29. Helsinki 2003)
Оригинал автореферата ЗДЕСЬ

Перевод Л.М. Константиновой (konstantinova@medgen.ru) Материал приводится в сокращении
Щелевая диафрагма (slit diaphragm) является специализированным клеточным контактом между подоцитами в гломерулах почек. Она приспособлена для выполнения гломерулами функции фильтрации. Молекулярный состав щелевой диафрагмы оставался практически неизвестным до 1998 г., когда был открыт нефрин. Позже к нему добавились CD2-ассоциированный белок (CD2AP), подоцин, α-актинин-4, FAT, денсин, члены белкового семейства NEPH. Как для них, так и для прежде установленных молекулярных составляющих подоцитов (ZO-1, синаптоподина, кадгерина P, ассоциированного с кадгеринм катенинового комплекса, а также белкового комплекса базальной и апикальной мембран) было предположено участие в формировании и регуляции фильтрационного барьера гломерул, а также в архитектонике гломерулярных подоцитов.
Гипотеза подоцит-специфичности центрального компонента щелевой диафрагмы - нефрина, явилась причиной пристального изучения распределения экспрессии нефрина в других тканях. В данной работе было показано, что нефрин экспрессируется в инсулин-продуцирующих β-клетках поджелудочной железы. В поджелудочной железе нами была обнаружена экспрессия CD2AP, FAT, денсина, синаптоподина NEPH1, NEPH3 (фильтрина) и α-актинина-4, относительно которых предполагалась возможность формирования ими нефрин-ассоциированного почечного комплекса. В бета-клетках островкового аппарата были обнаружены FAT, денсин и α-актинин-4.
В линии М-1 клеток почечного эпителия было установлено взаимодействие нефрина и белка CD2AP. Главный медиатор взаимодействия был обнаружен в третьем домене CD2AP. Установлено сходство характера иммунореактивности подоцина в М-1 клетках и нефрина, что позволяет предположить взаимосвязь между ними. Ренальные фенотипы нефрин-TRAP мышей и пациентов с врождённым нефротическим синдромом финского типа (CNF) являются очень сходными.
Нефрин-ассоциированный белковый комплекс в поджелудочной железе не идентичен таковому в гломерулах почек. Но наличие некоторых элементов гломерулярного комплекса в бета-клетках островкового аппарата, позволяет предположить, что эти белки могут быть частью как почек, так и поджелудочной железы. В почках нефрин является критическим адгезивным белком функционального фильтрационного барьера, в то время как его функция в поджелудочной железе ещё ждёт своей характеристики.


Рис.1.
 | Схема поперечный среза гломерулярного барьера фильтрации. Гломерулярный барьер фильтрации имеет три уровня и осуществляет фильтрацию путем селекции частиц по размеру, заряду и форме (Bohrer et al., 1978; Brenner et al., 1978; Kanwar, 1984; Remuzzi and Remuzzi, 1994):
  • 1 - самый внутренний слой барьера фильтрации состоит из васкулярного эндотелия, имеющего отверстия до 100нм шириной (Tisher and Madsen, 1991).
  • 2 - средний слой- гломерулярная базальная мембрана (ГБМ) толщиной 300 нм. Он состоит из внеклеточного матрикса, продуцируемого как эндотелиальными клетками, так и подоцитами (Sariola et al., 1984) и содержащего коллагены, ламинины, нидоген-1 и гепарин-сульфат-протеогликаны, которые создают отрицательный заряд на ГМБ и таким образом способствуют фильтрации катионных протеинов (Bohrer et al., 1978; Brenner et al., 1978; Kanwar, 1984; Kanwar et al., 1991).
  • 3 - наружный слой барьера фильтрации - подоциты (висцеральные эпителиальные клетки) формирующие вокруг ГМБ тесную, но подвижную сеть - (Tisher and Madsen, 1991; Clapp and Croker, 1997). Смежные подоциты связаны между собой подобной застежке-молнии межклеточной структурой, щелевой диафрагмой
  • - 4, которая пропускает мелкие молекулы, но препятствуюет проникновению в мочу крупных молекул (Rodewald and Karnovsky, 1974).



  • Рис.2.
     | Ассоциированный с нефрином молекулярный комплекс щелевой диафрагмы (По: Smoyer & Mundel, 1998; Tryggvasson et al., 1999; Somlo & Mundel, 2000; Kerjaschki, 2001; Khoshnoodi & Tryggvasson,2001 с изменениями) .

    ЧЛЕНЫ АССОЦИИРОВАННОГО С НЕФРИНОМ БЕЛКОВОГО КОМПЛЕКСА


    Щелевая диафрагма (slit diaphragm) фильтрационного комплекса гломерул является изменяющимся в пространстве соединением, способным к адгезии (Reiser et al., 2000; Pavenstadt et al., 2003). В течение долгого времени единственным идентифицированным компонентом её протеинового комплекса была zonula occludens-1 (ZO-1) (Schnabel et al., 1990; Kurihara et al., 1992). Вслед за открытием нефрина и его центральной роли для функционирования щелевой диафрагмы (Kestila et al., 1998) были установлены и другие компоненты фильтрационного комплекса гломерул. Это - CD2-ассоциированный белок (CD2AP) (Shih et al., 1999), подоцин (Boute et al., 2000; Roselli et al., 2002), кадгерин P (Reiser et al., 2000), α-актинин-4 (Kaplan et al., 2000), синаптоподин (Shih et al., 1999; Schwarz et al., 2001), FAT (Inoue et al., 2001) и денсин (не опубликовано). Кроме того, было описано новое семейство белков - NEPH, структурно связанное с нефрином (Donoviel et al., 2001; Sellin et al., 2002).

    1.CD2AP


    Белок CD2AP был назван так в связи с его партнёром CD2 - адгезионным белком, участвующим в распознавании области контакта между Т-клетками и антигенами. В Т-клетках CD2AP стабилизирует взаимодействие с антигеном, находящимся в клетке, путём усиления кластеризации CD2 и формирования в области сайта взаимодействия цитоскелета, необходимого для поляризации Т-клеток (Dustin et al., 1998).
    Кроме иммунной системы, белок CD2AP, по-видимому, необходим для нормального функционирования гломерулярного фильтрационного барьера. Так у CD2AP-дефицитных мышей была обнаружена протеинурия. Последующие исследования показали, что CD2AP может обнаруживаться в тесном контакте со щелевой диафрагмой (Shih et al., 2001). А совместная иммунопреципитация экспрессирующегося CD2AP и внутриклеточного домена нефрина, по-видимому, отражает их физическое взаимодействие (Shih et al., 1999). Последующие эксперименты, однако, дали результаты как противоположные описанным (Huber et al., 2001), так и подтверждающие взаимодействие нефрина с CD2AP (Shih et al., 2001).
    Помимо CD2 и нефрина, белок CD2AP связан с полицистином-2 (Lentonen et al., 2000), фокальным адгезивным белком p130CAS, Scr-семейством тирозин-киназ, p85 субъединицей фосфатидилинозитол-3 киназы, Grb2 (Kirsch et al., 1999), c-Cbl (Kirsch et al., 2001) и актином (Lehtonen et al., 2002). Кроме того, для CD2AP была установлена совместная локализация с маркером т.наз. foot processes в подоцитах - синаптоподином (Shih et al., 1999) и тесная связь с α-актинином-4 в культуре подоцитов (Welsch et al., 2001).
    CD2AP - (a.k.a. mesechyme-to-epitelium transition protein with SH3 domains/METS/Cas ligand with multiple SH3 domains/CMS) белок с молекулярным весом 80 kDa, содержащий три домена SH3 на аминоконце, имеющих район богатый пролином, сверх-спирализованную область, димерную последовательность и актин-связанный сайт на карбоксильном конце (Dustin et al., 1998; Kirsch et al., 1999; Lehtonen et al., 2000). CD2AP экспрессируется в нескольких тканях, включая почки. В ходе морфогенеза почек слабая экспрессия CD2AP была установлена в недифференцированной мезенхиме метанефроса (Lehtonen et al., 2000). В развивающихся гломерулах белок CD2AP чётко определяется на стадии капиллярных петель, а в тканях зрелой почки экспрессируется в гломерулярных подоцитах и кортикальном собирающем протоке (Shih et al., 1999; Lehtonen et al., 2000; Li et al., 2000). Было высказано предположение, что CD2AP функционирует как адаптер, который привязывает разные мембранные белки, такие как CD2 и нефрин, к цитоскелету (Dustin et al., 1998; Lehtonen et al., 2002; Saleem et al., 2002; Yuan et al., 2002).

    2.ПОДОЦИН


    NPHS2-ген подоцина человека, картированный в районе 1q25-31, является причиной рецессивного, устойчивого к действию стероидов, почечного синдрома с ранним проявлением и быстрым нарастанием до заключительной стадии: формирования гломерулосклероза (Boute et al., 2000). Этот факт указывает на значение подоцина для проницаемости гломерул. Интегральный мембранный белок подоцин с молекулярным весом 42 kDa относится к стоматиновому протеиновому семейству и на 47% идентифицируется со стоматином человека (Boute et al., 2000). В основном подоцин экспрессируется в гломерулярных подоцитах и меньше - в яичках, фетальных тканях сердца и печени (Boute et al., 2000). В ходе морфогенеза почки мРНК подоцина появляются в начале стадии S-образного тельца, и экспрессия подоцина остаётся устойчивой в зрелых почках (Boute et al., 2000). В подоцитах подоцин локализован в области щелевой диафрагмы (Schwarz et al., 2001; Roselli et al., 2002) и подобно нефрину и белку CD2AP связан с липидными мостиками (Schwarz et al., 2001; Simons et al., 2001). Было установлено, что богатый пролином карбоксильный конец подоцина является посредником во взаимодействии с белками: CD2AP (Schwarz et al., 2001), NEPH1, NEPH2 и NEPH3 (Sellin et al., 2002). Внутриклеточные аминокислоты 1160-12-41 нефрина (Huber et al., 2001) и внутриклеточный мотив Pro-X-X-X-Tyr белка NEPH1 (Sellin et al., 2002) крайне важны для соответствующего, упорядоченного взаимодействия с подоцином. Пролиновый и тирозиновый остатки мотива содержатся в белках NEPH1, NEPH2, NEPH3 и нефрине (Sellin et al., 2002). Установлено, что подоцин формирует олигомеры (Schwarz et al., 2001). Предполагается, что вследствие взаимодействия между CD2AP и подоцином ограничивается образование олигомерных форм последнего (Schwarz et al., 2001).
    Было показано, что подоцин усиливает сигнал нефрина благодаря сигналу митотически активированной протеинкиназы, активирующей в свою очередь р38 и c-jun аминотерминальную киназу, включённую в регуляцию формирования белкового активатора 1 (Huber et al., 2001). Позже было установлено возможное участие Lmx1b в регуляции активности подоцина и CD2AP: утрата транскрипционного фактора Lmx1b приводила к снижению уровня CD2AP и подоцина (Hamano et al., 2002; Miner et al., 2002; Rohr et al., 2002).

    3.АЛЬФА-АКТИНИН-4


    α-актинин-4 представляет собой белок с молекулярным весом 100 kDa, сайтом связывания актина на аминоконце, спектрин-подобными повторами в среднем домене и кальций-связывающим доменом на карбоксильном конце (Honda et al., 1998; Goto et al., 2003). Экспрессия мРНК α-актинина-4 отмечена в нескольких тканях, включая поджелудочную железу и почки (Honda et al., 1998). В почках он обнаружен в стенках кровеносных сосудов и подоцитах - потенциальных сайтах для воздействия на гемодинамику и регуляции гломерулярной фильтрации (Smoyer et al., 1997; Kaplan et al., 2000). Субклеточно установлено, что α-актинин-4 локализуется совместно с актиновыми волокнами, перемещается в ядро под влиянием деполимеризации актина (Honda et al., 1998), располагается около белка CD2AP (Welsch et al., 2001) и тесно связан с гуанилат-киназой MAGI-1 (Patrie et al., 2002). Кроме того, α-актинин-4 присутствует в цитоплазме (Honda et al., 1998). Установлено, что при участии α-катенина α-актинин является посредником взаимодействия кадгерин-катенинового комплекса и актиновой части цитоскелета (Knudsen et al., 1995). В модели молекулярной организации подоцитов α-актинину-4 отводится функция привязывания протеинового комплекса щелевой диафрагмы и базального белкового комплекса к актиновой части цитоскелета (Somlo & Mundel, 2000).
    Установлено, что очаговый сегментарный гломерулосклероз, характеризующийся появлением во взрослом возрасте медленным прогрессированием, может возникать вследствие мутации ACTN4/FSGS1-гена, картированного в районе 19q13 (Kaplan & Pollak, 2001; Kaplan et al., 2000). Обнаруженные миссенс-мутации затрагивают связанный с актином район, усиливая актин-связывающие возможности вариантов ACTN4 (Kaplan et al., 2000). Другие результаты подтверждают вовлечённость актиновой части цитоскелета в патогенез протеинурии. Отмечено усиление активности ACTN4, предшествующее сглаживанию foot processes подоцитов в случае экспериментального почечного синдрома, индуцированного пуромицин-амино-нуклеозидом (Smoyer et al., 1997). Установлено связывание центральной части α-актинина-4, которое может служить препятствием для посреднической функции этой области (Goto et al., 2003). Однако этот феномен не влияет на активность связывания α-актинина-4 и актина.

    4. CЕМЕЙСТВО БЕЛКОВ NEPH


    Семейство белков NEPH состоит из NEPH1, NEPH2 и NEPH3 (фильтрина) и, по-видимому, участвует в клеточной адгезии и сигнализации (Donoviel et al., 2001; Ihalmo et al., 2002; Sellin et al., 2002). Сродство белков NEPH составляет ~ 20% между NEPH1 и NEPH2 и ~14% между NEPH1 и NEPH3 (Sellin et al., 2002). Члены семейства имеют общую структуру из пяти внеклеточных Ig-модулей, сайта распознавания интегрина, трансмембранной последовательности, а также внутриклеточной части с сайтами связывания Grb2-SH2 и PDZK1 и мотивом, способным взаимодействовать с подоцином (Donoviel et al., 2001; Ihalmo et al., 2002; Sellin et al., 2002). Все три NEPH-белка взаимодействуют с подоцином и ZO-1, а NEPH1 ещё с Grb2 и PDZK1 (Sellin et al., 2002; Huber et al., 2003). Участок Grb2-SH2 предположительно включён в сигнализацию, и подобно нефрину NEPH1 и NEPH2 активируют опосредуемую AP-1 транскрипцию (Sellin et al., 2002). Сигнализация NEPH1 незначительно усиливается под влиянием подоцина, тогда как Itk или другие Tec-киназы вызывают её заметную активизацию (Sellin et al., 2002). Способность Tec- и Src-киназ прекращать взаимодействие между NEPH1 и подоцином, по-видимому, обусловлена фосфорилированием (Sellin et al., 2002).
    Белок NEPH1 человека имеет молекулярный вес около 67 kDa и на 18% идентичен нефрину (Donoviel et al., 2001). Ген NEPH1 картирован в локусе 1q21-25 (Donoviel et al., 2001). NEPH1 довольно широко экспрессируется в тканях: в почках, селезёнке, желудке, яичках и сердце (Donoviel et al., 2001). В почках новорождённых мышей экспрессия отмечается в подоцитах, мезангиальном эпителии трубочек, гладких мышцах сосудов и эндотелии (Donoviel et al., 2001). В подоцитах NEPH1 локализован относительно foot processes во вставочном участке щелевой диафрагмы (Barletta et al., 2003). Показано, что NEPH1 гетеродимеризуется с нефрином благодаря их Ig-подобным доменам и внутриклеточным частям (Gerke et al., 2002; Barletta et al., 2003). У NEPH1-дефицитных мышей сглажены foot processes, развивается протеинурия и наблюдается летальность в раннем постнатальном возрасте, что свидетельствует о важности NEPH1 для нормального функционирования фильтрационного барьера (Donoviel et al., 2001). Относительно болезней человека, связанных с этим белком, данных нет.
    Белок NEPH2, ген которого картирован в локусе 11q24, состоит из 778 аминокислот и имеет молекулярный вес ~ 86 kDa (Sellin et al., 2002). Его экспрессия установлена в мозгу , сердце, ЦНС, кортексе почек, а также в клеточной культуре подоцитов (Sellin et al., 2002).
    Белок NEPH3, ген которого картирован в локусе 19q13.1, состоит из 708 аминокислот (Ihalmo et al., 2002). Промоторные области генов, кодирующих NEPH3 (фильтрин) и NPHS1 (NEPHRIN) перекрываются, но гены транскрибируются в противоположных направлениях (Ihalmo et al., 2002). Молекулярный вес фильтрина составляет 75 kDa (Ihalmo et al., 2002). Кроме полноразмерного фильтрина, обнаружен фильтрин-α без экзона 4 и фильтрин-бета (22 kDa) без трансмебранного района (Ihalmo et al., 2002), мРНК фильтрина выявлены в поджелудочной железе, лимфатических узлах, кортексе почек, мозгу, лёгких, так же как и в клеточной культуре подоцитов (Ihalmo et al., 2002; Sellin et al., 2002).

    5. ДЕНСИН


    Денсин, имеющий молекулярный вес 180 kDa, является членом семейства LAP, для которого характерны богатые лейцином повторы и PDZ-домены (PSD-95/Dig-A/ZO-1). Он был открыт в ЦНС при изучении постсинаптической вязкости (Apperson et al., 1996) - фиброзного субмембранного комплекса белков, присоединяющих постсинаптическую мембрану к цитоскелету (Kennedy, 1997). Благодаря своему PDZ-домену денсин взаимодействует в синапсах с белком NPRAP (Izawa et al., 2002). В свою очередь NPRAP связывается с гуанилат киназой, ассоциированной с со скаффолдом синаптической мембраны (S-SCAM) и взаимодействующей с глутамат-эргическими NMDA-рецепторами и клеточным адгезивным белком нейролигином (Ide et al., 1999). Денсин способен к совместной иммунопреципитации с кадгерином N (Izawa et al., 2002) и формированию комплекса с белком MAGUIN-1, образующим прочное соединение и со скаффолдом синаптической мембраны (S-SCAM), и с PSD-95 (Ohtakara et al., 2002). PSD-95 является связанной с мембранной гуанилат-киназой (MAGUK), входящей в группу глутамин-эргических NMDA-рецепторов. Эти рецепторы фосфорилируются под действием CaMK (кальций-кальмодулин-зависимой проинкиназы) типа II (Kennedy, 1997, 1998). Кроме того, показано, что денсин взаимодействует с белком α-актинин-4 и α-субъединицей CaMKII (Strack et al., 2000; Walikonis et al., 2001). Аутофосфорилирование CaMKII облегчает её взаимодействие с денсином, а фосфорилирование денсина под действием CaMKII имеет только небольшое негативное влияние на аффинность CaMKII (Walikonis et al., 2001).
    Денсин и ассоциированный с ним комплекс участвуют в организации клеточных связей между пресинаптической и постсинаптической мембранами глутамат-эргических синапсов (Apperson et al., 1996). Исходно денсину отводилась роль специфического компонента в синапсах вдоль дендритов (Apperson et al., 1996). Однако недавно была установлена экспрессия денсина в подоцитах, а именно в области щелевой диафрагмы, и возможность взаимодействия с нефрином (не опубликованные результаты). Интересно, что денсин обнаружен и в ЦНС, и в почках соответственно как специализированный компонент PSD и щелевой диафрагмы. Но до сих пор не описано ни одного заболевания у человека, связанного с дефицитом денсина.

    6. СИНАПТОПОДИН


    Синаптоподин (pp44), связанный с актином белок, обеспечивающий foot processes подоцитов и PSD теленцефалических дендритов (Mundel et al., 1991; Mundel et al., 1997). Синаптоподин имеет высокое содержание пролина, предполагающее линейную конформацию, что может обеспечиваться параллельной локализацией с актином (Mundel et al., 1997). Подсчитанный молекулярный вес синаптоподина составляет 74 kDa, но для белка мозга он равен 100 kDa, а для синаптоподина в гломерулах почек - 110 kDa (Mundel et al., 1997). В подоцитах синаптоподин обнаруживается на стадии капиллярной петли (Mundel et al., 1991) и локализуется совместно с подоцином (Schwatz et al., 2001; Roselli et al., 2002) и белком CD2AP (Shih et al., 1999). Кроме того, подобно α-актинину-4 синаптоподин связан с MAGI-1 (Patrie et al., 2002). Как и нефрин, синаптоподин включён в формирование структуры подоцитов (Mundel et al., 1991). Ассоциация синаптоподина с актином в подоцитах позволяет отводить ему роль в структурной и функциональной динамике foot processs (Mundel et al., 1997). Пока нет сообщений о наследственных заболеваниях человека, связанных с геном синаптоподина, хотя отмечен сниженный уровень синаптоподина при почечных синдромах (Srivastava et al., 2001). Возможно, это вторичный феномен, связанный с перестройкой цитоскелета или протенурией.

    7. ZO-1


    ZO-1 - широко экспрессирующийся белок периферических мембран (Mitic & Anderson, 1998; Tsukita et al., 2001). В поджелудочной железе он имеет отношение к её экзокринной функции (Kleeff et al., 2001). На ранней стадии S-образного тельца в почечных гломерулах ZO-1 уже представлен в апикальном комплексе, который скользит вдоль латеральной клеточной мембраны очень близко от базального полюса подоцита (Schnabel et al., 1990). На стадии капиллярных петель и ZO-1, и нефрин обнаруживаются в латеральных клетках развивающейся щелевой диафрагмы (Schnabel et al., 1990; Ruotsalainen et al., 2000). В подоцитах зрелой ткани внутриклеточно возле вставочных участков щелевой диафрагмы появляется α-изоформа ZO-1 (Schnabel et al., 1990; Kurihara et al., 1992).
    Нет сообщений о заболеваниях человека, связанных с геном ZO-1. В опытах in vivo на крысах введение моноклональных 5-1-6(нефриновых)-антител (Topham et al., 1999) индуцирует выраженную протеинурию и изменяет характер иммунореактивности нефрина и ZO-1 на более прерывистый, указывая на связь между нефрином и ZO-1 (Kawachi et al., 1997; Kawachi et al., 2000). Кроме того, MAZUK белок ZO-1 взаимодействует с NEPH1 (Huber et al., 2003; Barletta et al., 2003). ZO-1 может связывать NEPH1 и нефрин с актиновой частью цитоскелета. Ранее было показано, что в не-эпителиальных клетках ZO-1 соединяет кадгерин-катениновый комплекс с актиновым цитоскелетом благодаря взаимодействию с α-катенином и актином (Iton et al., 1997).

    8.КАДГЕРИНЫ


    Кадгерины - семейство трансмембранных адгезионных белков, являющихся медиаторами кальций-зависимой адгезии филогенетически близких клеток. Они привязывают адгезионные компоненты к цитоскелету благодаря кадгерин-ассоциированному комплексу, включающему α-, бета и/или гамма-катенин и α-актинин (Takeichi et al., 1988; Ozawa et al., 1990; Ozawa & Kemler, 1992; Knudsen et al., 1995).

    Кадгерин P
    В процессе морфогенеза почки кадгерин P экспрессируется в мочеточниковом протоке, трубочках и гломерулах на везикулярной стадии (Ruotsalainen et al., 2000). Кадгерин P локализуется совместно с нефрином и ZO-1 в гломерулах более поздней стадии S-образного тельца (Ruotsalainen et al., 2000). В гломерулах зрелой почки иммунореактивность кадгерина P значительно снижена и определяется в области щелевой диафрагмы (Reiser et al., 2000; Ruotsalainen et al., 2000).
    Подобно нефрину кадгерин P, возможно, принимает участие в формировании сердцевины скаффолда щелевой диафрагмы, модифицируемом адгезионными компонентами (Reiser et al., 2000). Помимо кадгерина P, в группу этих компонентов входят нефрин, α-, бета- и гамма-катенины, связывающиеся с цитоскелетом благодаря α-актинину или ZO-1 (Ozawa et al., 1989; Ozawa et al., 1990; Ozawa & Kemler, 1992; Knudsen et al., 1995; Iton et al., 1997; Reiser et al., 2000). Но в почках с генотипом NPHS1, утративших щелевую диафрагму и функциональный фильтрационный барьер, кадгерин P экспрессируется нормально (Ruotsalainen et al., 2000). Также и у мышей дефицитных по кадгерину P не отмечено протеинурии (Radice et al., 1997). Эти результаты позволяют предполагать, что кадгерин P является не обязательным, а только возможным компонентом белковой сердцевины щелевой диафрагмы
    Относительно кадгерина P нет сведений о его роли в эндокринной функции поджелудочной железы, но для кадгеринов E, N и R она установлена. У человека не описано ни одного из заболеваний почек или поджелудочной железы вследствие нарушения вышеупомянутых кадгеринов.

    Кадгерин E В ходе развития почек кадгерин E экспрессируется в мочеточниковом протоке и S-образных тельцах. Позже - в эпителии дистальных трубочек, но без экспрессии в эпителии проксимальных трубочек или подоцитах (Nouwen et al., 1993). В поджелудочной железе кадгерин E играет важную роль в кластеризации островковых клеток и в формировании самих островков Лангерганса: у мышей с отсутствием функционирующего кадгерина E формируются островково-подобные структуры, содержащие только α-клетки, но без бета-клеток. У этих же мышей в области межклеточных контактов отсутствует кадгерин N (Dahl et al., 1996).
    В случае зрелой поджелудочной железы кадгерин E экспрессируется и в экзокринных, и в эндокринных клетках. Это позволяет предполагать, что обеспечение базового клеточного типа не зависит от силы сцепления между панкреатическими клетками (Rouiller et al., 1991; Cirulli et al., 1994). В структуре островков Лангерганса бета-клетки формируют сердцевину, тогда как другие эндокринные клетки располагаются по периферии островков (Orci & Unger, 1975). Такая архитектоника островкового аппарата, по-видимому, обеспечивается дифференциальной экспрессией в сцепленных клетках. Однако кадгерин E экспрессируется и в бета-, и не-бета-клетках, а, кроме того, не проводился его количественный учёт в ходе сегрегации островковых клеток (Rouiller et al., 1991).

    Кадгерины N и R
    В ходе развития почки кадгерин R обнаруживается на стадии уплотнения мезенхимы вокруг концов мочеточников. Экспрессия кадгерина R ограничена гломерулярными подоцитами на стадии S-образного тельца и сопровождается более интенсивной иммунореактивностью на стадии капиллярных петель. К окончанию созревания ткани почки иммунореактивность утрачивается (Goto et al., 1998; Dahl et al., 2002). Кадгерин N появляется в неиндуцированной мезенхиме (в нижней части S-образного тельца), а позже - в проксимальных трубочках (Nouwen ert al., 1993). На более поздних стадиях развития кадгерин N не экспрессируется. Мыши дефицитные по кадгерину R имеют патологически изменённый фенотип почечной ткани с расширением проксимальных трубочек внутриклеточными вакуолями (Dahl et al., 2002). Утрата кадгерина N для эмбрионов мышей оказывается летальной (Radice et al., 1997).
    У дефицитных по кадгерину N мышей наблюдается агенезия дорзальной части поджелудочной железы (Esni et al., 2001), в то время как у дефицитных по кадгерину R мышей нет явных изменений фенотипа (Dahl et al., 2002). В процессе развития поджелудочной железы мРНК кадгеринов N и R появляется в эпителиальных клетках протоков, продуцирующих гормон на самых ранних стадиях (Hutton et al., 1993). Эти мРНК обогащаются в поджелудочной железе и, особенно, в бета-клетках (Hutton et al., 1993). Для объяснения сегрегации на экзокринные и эндокринные клетки поджелудочной железы предлагается гипотеза дифференциальной экспрессии кадгеринов N и R (Hutton et al., 1993). В эндокринных клетках протоков была установлена нисходящая регуляция кадгерина R, что, согласно предположению, коррелирует с их миграцией в мезенхиму поджелудочной железы (Sjodin et al., 1995). В клетках зрелых островков кадгерин R не обнаружен, в то время как он присутствует в экзокринных долях и клетках протоков (Sjodin et al., 1995). Позже низкий уровень кадгерина R был обнаружен в цитоплазме бета-клеток (Esni et al., 2001). Кадгерин N экспрессируется в островковых клетках и в экзокринной части поджелудочной железы (Cirulli et al., 1994; Esni et al., 1999).

    Кадгерин FAT
    Этот гигантский в сравнении с другими кадгерин имеет 34 кадгерин-подобных внеклеточных повтора, пять EFG-подобных повторов, AG-домен ламинина, трансмембранный участок и внутриклеточную часть (Dunne et al., 1995). Молекулярный вес кадгерина FAT составляет около 500 kDa (Inoue et al., 201). Впервые FAT был обнаружен у дрозофилы как вовлечённый в морфогенез и клеточную пролиферацию при супрессии опухолевого роста (Mahoney et al., 1991). Во время морфогенеза FAT широко экспрессируется, особенно в клетках эпителия и центральной нервной системы, в то время как в зрелых тканях он, как правило, отсутствует или же уровень его экспрессии снижен (Dunne et al., 1995; Ponassi et al., 1999). FAT был найден в подоцитах, клетках париетального эпителия, клетках эпителия в собирающих трубочках и эндотелиальных клетках (Inoe et al., 2001). В подоцитах FAT локализован совместно с ZO-1 и 5-1-6 эпитопом (нефрин) в области щелевой диафрагмы (Inoue et al., 2001).
    Конкретные партнёры FAT по взаимодействию пока не известны, но кадгерины взаимодействуют сходным образом. Аминокислотная последовательность FAT содержит консервативные кадерин-подобные и EGF-подобные домены с включениями кальция и областями сходного взаимодействия, свидетельствующими о кальций-зависимой адгезии и/или подобном взаимодействии (Dunne et al., 1995). Внутриклеточный домен кадгерина FAT содержит потенциальные последовательности для связывания с катенином и мотив, способный связаться с PDZ-доменом (Dunne et al., 1995; Ponassi et al., 1999).

    9. N-CAM


    Адгезионная молекула нервной клетки (N-CAM) не входит в состав белкового комплекса подоцитов. В почках крысы N-CAM обнаруживается только в процессе развития мезенхимы (Lackie et al., 1990), но отсутствует в зрелой ткани (Nouwen et al., 1993). В поджелудочной железе крысы N-CAM обнаруживается в нервных окончаниях и эндокринных клетках (Rouiller et all., 1991; Cirulli et al., 1994). В последнем случае экспрессия N-CAM либо сильнее выражена у расположенных по периферии островков не-бета-клеток и слабее у бета-клеток (Cirulli et al., 1994), либо проявляется одинаково (Langly et al., 1989; Esni et al., 1999). Предполагается, что описанная дифференциальная экспрессия N-CAM имеет значение для сегрегации островковых клеток (Cirulli et al., 1994) Фенотип мышей дефицитных по N-CAM согласуется с данной гипотезой (Esni et al., 1999): у таких мышей α-клетки диспергированы в островках и не имеют типичной локализации по периферии (Esni et al., 1999). А кластеризация кадгеринов, реорганизация актина и формирование клеточных соединений усиливают поляризацию острвоковых клеток (Cirulli et al., 1994). Кроме того, N-CAM необходим для нормального гранулированного состояния секретируеющих инсулин бета-клеток (Esni et al., 1999): в отсутствие N-CAM происходит их дегрануляция. Данные показывают, что N-CAM негативно регулирует адгезию, базирующуюся на кадгеринах.
    В бета-клетках также экспрессируются сиаловые формы N-CAM. Секретируемый инсулин положительно коррелирует с экспрессией полисиаловой кислоты (PSA-N-CAM ) (Bernard-Kargar et al., 2001).

    ЗАДАЧИ НАСТОЯЩЕГО ИССЛЕДОВАНИЯ:


  • изучить распределение экспрессии нефрина в тканях (I);
  • охарактеризовать экспрессию нефрина во вновь установленных точках (I);
  • охарактеризовать фенотип почек у TRAP-мышей дефицитных по нефрину, полученных в результате инсерционного мутагенеза (II);
  • осуществить поиск потенциальных интерактивных партнёров нефрина (III);
  • установить, экспрессируются ли в поджелудочной железе белки, пред-положительно формирующие почечный нефрин-ассоциированный комплекс, и могут ли они потенциально образовывать нефрин-ассоциированный комплекс в поджелудочной железе (IV).


  • ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ


    1. НЕФРИН


    Синдром CNF (врождённая нефропатия финского типа) характеризуется неконтролируемой протеинурией, предположительно возникающей вследствие дефекта в функциональном фильтрационном барьере гломерул (Huttunen et al., 1980; Norio & Rapola, 1989). В норме функциональный барьер (рис.1), состоящий из клеток эндотелия, гломерулярной базовой мембраны и слоя подоцитов, предупреждает попадание белков из плазмы крови в мочу (Clapp and Croker, 1997). Подоциты являются эпителиальными клетками спрутообразной формы, которые образуют динамическую сеть вокруг базовой гломерулярной мембраны (Clapp and Croker, 1997; Pavenstadt et al., 2003). Так называемые, foot processes прилегающих смежных подоцитов заключаются в контакте через специализированную клеточную структуру - щелевую диафрагму (Tisher & Madsen, 1991). Нефрин локализован в этом межклеточном мостике (Holthofer et al., 1999; Holzman et al., 1999; Ruotsalainen et al., 1999). Мутация в гене NPHS1, кодирующем нефрин, затрагивает слой подоцитов в фильтрационном барьере (Kestila et al.,1998). В случае синдрома CNF нефрин отсутствует, и межклеточный мостик недостаточно обеспечивает foot processes, в результате развивается протеинурия (Kestila et al., 1998; Holthofer et al., 1999; Patrakka et al., 2000).

    Сайты экспрессии нефрина (I) Первоначально для нефрина была показана подоцит-специфичность (Kestila et al.,1998). Без сомнения, подоциты являются основным местом экспрессии нефрина, но появились сообщения и о других точках его экспрессии, включая поджелудочную железу (I), мозг (Putaala et al., 2001) и селезёнку (Ahola et al., 1999). Мы исследовали нефрин и в гломерулах, и в поджелудочной железе.
    Из 50-ти изученных тканей экспрессию проявили только почки плода, почки и поджелудочная железа взрослых индивидов (I). Экспрессия отсутствовала в селезёнке и различных пробах мозга, таких как мозг плода, мозжечок, спинной мозг, гиппокамп, цельный мозг, несмотря на то, что экспрессия нефрина установлена в этих тканях другими методами: RT-PCR и ISH (Ahola et al., 1999, Moeller et al., 2000; Moeller et al., 2002; Putaala et al., 2001; Wong et al., 2000). Наблюдающееся расхождение может быть отражением чувствительности разных методов.
    Экспрессия нефрина в поджелудочной железе пока ещё не изучалась широко. Известно, что в слабой степени она обнаруживается с помощью гибридизации in situ (Wong et al., 2000). У трансгенных мышей в бета-клетках обнаружена экспрессия LacZ-гена под действием нефринового промотора (Putaala et al., 2001). В подоцитах, мозгу и поджелудочной железе были найдены промоторы, обеспечивающие экспрессию LacZ-гена, в то же время было установлено, что некоторые из них являются только подоцит-специфическими (Moeller et al., 2000). Наиболее поздние результаты свидетельствую, что тканеспецифическую экспрессию нефрина направляют альтернативно используемые промоторы и отдельные элементы (Beltcheva et al., 2003).

    2. МОДЕЛЬНЫЕ МЫШИ С ГЕНОТИПОМ НЕФРИН -TRAP


    Основные характеристики (II)
    Линия мышей нефрин-TRAP была получена методом альтернативного быстрого разрушения гена, т.наз. genetrapping, что осуществляется на основе случайного инсерционного мутагенеза вследствие случайной интеграции в геном сплайс-акцепторного вектора с помощью донорно-акцепторных сайтов сплайсинга (Townley et al., 1997; Cecconi & Meyer, 2000; Wiles et al., 2000). В случае мышей нефрин-TRAP вставка вектора происходит в обратной ориентации относительно 5'-конца 8-го экзона, вызывая раннюю трансляцию стоп-кодона (II). Вследствие инвертированной ориентации вектора его последовательность poly-A приводит к инвертированной последовательности poly-T. Таким способом было установлено, что, хотя транскрипция с гена нефрина идёт, присутствие упомянутого вектора уменьшает её активность. В почках мышей с генотипом нефринwt/trap количество нефрин-специфического транскрипта снижено до 63%. Белковый продукт гена нефрина не обнаруживался в почках мышей с генотипом нефринtrap/trap, в то время как у мышей линий нефринtrap/wt и нефринwt/wt он присутствовал. В поджелудочной железе у мышей нефринwt/wt белковый продукт гена обнаруживался. По контрасту результатов в нефринwt/trap и нефринtrap/trap панкреасе отмечались лишь едва уловимые количества нефрина после длительного иммуноблоттинга, приводившего к альтернативному сплайсингу вокруг вектора (Cecconi & Meyer, 2000). Почти полное отсутствие белкового продукта в случае нефринwt/trap панкреаса может наблюдаться по причине недостаточной чувствительности метода, т.к. количество нефрина снижено в поджелудочной железе уже у мышей нефринwt/wt . Снижение уровня белка у мышей нефринwt/trap в панкреасе может быть ниже регистрируемого уровня.
    В процессе изучения эмбрионального развития не было отмечено существенных различий в степени ветвления мочеточников у мышей с разными вариантами TRAP-генотипа (II). Единственной особенностью было добавление маленькой ветви, отходящей от главного ствола мочеточника, наблюдавшееся в двух случаях нефринtrap/trap почек. Было установлено, что частоты эмбрионов с генотипом нефринtrap/trap имеют более высокие значения в течение эмбрионального развития. При рождении мыши нефрин(-/-) появлялись с частотой ~ 25% (Putaala et al., 2001). Эти результаты свидетельствуют о том, что в ходе эмбрионального развития нефрин-дефицитные мыши выживают, а процесс разветвления мочеточника затронут несущественно (II). Однако дефицит по нефрину давал на ранних стадиях постнатального развития летальный результат, как правило, в течение первых двух дней. Среди мышат старше этого возраста особи с генотипом нефринtrap/trap не были обнаружены.

    Протеинурия у нефрин trap/trap мышей и сходство с носителями синдрома CNF (II)
    У мышей с генотипом нефринtrap/trap нами была установлена значительно выраженная протеинурия (II). Микроскопическое исследование их почек выявило гиперклеточные гломерулы с накоплением внеклеточного матрикса и фиброзом, расширение Боуменовой капсулы, расширение трубочек с образованием кист. Было установлено отсутствие щелевой диафрагмы и сглаженность foot processes у подоцитов. Фенотип этих мышей существенно походил на тот, что наблюдается у пациентов с CNF (Huttunen et al., 1980; Autio-Harmainen & Rapola, 1989; Ruotsalainen et al., 2000), а также на фенотип мышей нефрин(-/-), полученных в результате инактивации гена (Putaala et al., 2001; Hamano et al., 2002).
    Мыши с генотипом нефрин wt/trap жизнеспособны и плодовиты. У них нет заметной протеинурии. На электронной микроскопии выявляется наличие щелевой диафрагмы и у большинства подоцитов foot process протекает нормально, в то время как примерно у трети он сглажен (II). Несмотря на то, что ультраструктура подоцитов у молодых мышей не является вполне зрелой, эти находки позволяют предполагать эффект дозы гена. У носителей гена NPHS1 не отмечено типичной протеинурии, но в течение плодного периода развития она может у них выявляться (Jalanko et al., 2001). На электронной микроскопии щелевая диафрагма у них была обнаружена, но foot processes размыты, сглажены (Jalanko et al., 2001; Patrakka et al., 2002), что согласуется с результатами, полученными на мышах с генотипом нефринwt/trap. Эти мыши могут быть использованы для исследования значения гетерозиготности, в разных случаях, когда экспрессия нефрина подвергается сомнению.

    3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРЕДПОЛАГАЕМЫХ НЕФРИН-АССОЦИИРОВАННЫХ БЕЛКОВ


    Иммуногистохимия белков подоцитов показала отсутствие различий между разными нефрин -TRAP генотипами (II)
    Почки мышей нефрин-TRAP были иммунизированы антителами против определённых белков, присущих подоцитам, таких как CD2AP, подокаликсин и ZO-1 для изучения возможных различий в результате утраты нефрина (II). Никаких явных различий между разными нефрин-TRAP генотипами установлено не было (II). Сопоставимые результаты были получены и другими авторами, изучавшими на нефрин-дефицитных мышах иммунореактивность нескольких белков из подоцитов, включая подоцин, α-актинин, CD2AP, синаптоподин, интегрин-α3, ZO-1, кадгерин P и FAT (Hamano et al., 2002). Несмотря на отсутствие явных различий в их иммунореактивности, всё же характер иммунореактивности подокаликсина слегка отличался (II): в случае почек с генотипом нефринtrap/trap он был более точечным, прерывистым (II). Аналогичные наблюдения были описаны для нескольких подоциновых белков. В частности: у человека (для нефрина в случае почечных синдромов), у экспериментальных моделей и в культурах подоцитов обработанных, например, пуромицином или опухолевым некротическим фактором-α (Kawachi et al., 2000; Doublier et al., 2001). Иммунореактивность ZO-1 изменялась более прерывисто после воздействия in vivo 5-1-6-антителами к нефрину (Kawachi et al., 1997). У CD2AP-дефицитных мышей характер иммунореактивности нефрина при рождении был нормальным, но позже в гломерулах снижался и утрачивал непрерывность - сегментировался (Li et al., 2000). В культурах подоцитов было установлено, что в перераспределение иммунореактивности нефрина вовлечён цитоскелет (Doublier et al., 2001). Пунктироподобная иммунореактивность подокаликсина может отражать изменения цитоскелета вследствие сглаживания foot processes подоцитов в почках с генотипом нефринtrap/trap. Утрата нефрина также может влиять на другие белки, но перинатальная гибель мышей с генотипом нефринtrap/trap ограничивает изучение ранних постнатальных проявлений. По-видимому, белки подоцитов тесно взаимосвязаны и регулируются с участием цитоскелета: дефект латеральной мембраны (утрата нефрина) может влиять на апикальную мембрану (подокаликсин), а дефект гломерулярной базовой мембраны (ламинин-бета2) - на адаптер (CD2AP), организующий цитоскелетные связи в области латеральной мембраны.

    Взаимодействие между нефрином и CD2AP (III)
    В работе установлено, что нефрин частично колокализован с CD2AP и подоцином, в то время как эта совместная локализация отсутствует для α-актинина-4 (III). Локализация нефрина в области щелевой диафрагмы была подтверждена с помощью иммуноэлектронной микроскопии нами (III) и другими исследователями (Holthofer et al., 1999; Holzman et al., 1999; Ruotsalainen et al., 1999; Shih et al., 2001; Welsch et al., 2001). И нефрин, и CD2AP довольно плохо растворимы. Связь между эндогенным нефрином и эндогенным белком CD2AP была установлена, в первую очередь, с помощью реципрокной коиммунопреципитации (III). Показано, что первый и третий SH3-домены CD2AP связаны с нефрином. Связь первого SH3-домена более очевидна с нефрином, имеющим молекулярный вес 160 kDa. При очень жёстких условиях только связь третьего SH3-домена CD2AP с нефрином остаётся устойчивой, позволяя предположить, что третий SH3-домен CD2AP, очевидно, является главным медиатором взаимодействия (III). Сайт взаимодействия нефрина не изучен, но белки с SH3-доменами обычно относят к районам, богатым пролином (Ren et al., 1993). Например, CD2AP связывают благодаря его первому SH3-домену с богатой пролином областью в CD2 (Dustin et al., 1998). Внутриклеточный домен нефрина (Kestila et al., 1998) содержит одну последовательность Pro-X-X-Pro, соответствующую аминокислотам 1147-1150 (Pro-Gln-Leu-Pro), которая напрямую может быть потенциальным сайтом взаимодействия между нефрином и CD2AP.
    Индикатором возможного взаимодействия между нефрином и CD2AP явился тот факт, что у мышей дефицитных по CD2AP развивается летальная протеинурия (Shih et al., 1999). Первоначальные построения на тему предполагаемого взаимодействия нефрина и CD2AP через некоторое время сменились противоречивыми результатами. Так для внутриклеточной части нефрина была установлена связь с подоцином, но не с CD2AP (Huber et al., 2001). В клеточной культуре подоцитов из иммортализованных клеток дикого типа антитела к CD2AP вызывают совместную преципитацию с нефрином (Shih et al., 2001). Интересно, что нефрин локализован, в основном, во внутриклеточной мембране этой линии. В том же исследовании было высказано предположение, что медиатором взаимодействия нефрина и CD2AP может быть карбоксильный конец CD2AP (Shih et al., 2001). Само взаимодействие, возможно, осуществляется благодаря новому неизвестному домену карбоксильного конца CD2AP (из 428-500 аминокислотных остатков). Установлено, что критическими для CD2AP являются последние 41 из них (с 1201 по 1241). В то время как в усилении взаимодействия со стороны нефрина участвует большой его фрагмент (аминокислотные остатки 1177-1241).
    Причина таких противоречий, возможно, коренится в различных экспериментальных подходах. В настоящем исследовании эндогенный нефрин взаимодействовал с индивидуальными доменами CD2AP (III). В других работах для этих целей использовались усечённые формы CD2AP, содержавшие все другие домены за исключением делетированного (Shih et al., 2001). Кроме того, пригодность остальных сайтов взаимодействия различается. Так установлено, что CD2AP имеет последовательность для димеризации в части карбоксильного конца и образует гомодимеры (Kirsch et al., 1999). Таким образом, "вездесущий" эндогенный CD2AP может играть роль во взаимодействиях, но и возможность участия других белков не может быть исключена.

    Модель нефрин-ассоциированного белкового комплекса в щелевой диафрагме (III)
    Так как в настоящее время доказано взаимодействие нефрина с CD2AP (Shih et al., 1999; Schwarz et al., 2001; Shih et al., 2001; III) и подоцином (Huber et al., 2001; Schwarz et al., 2001; Selin et al., 2002), то дальнейшие исследования сосредоточены на изучении возможного взаимодействия других белков щелевой диафрагмы. Все белки семейства генов NEPH: NEPH1, NEPH2 и NEPH3 (фильтрин) взаимодействуют с подоцином (Sellin et al., 2002) и с ZO-1 (Huber et al., 2003). Показано, что регуляция взаимодействия NEPH1 с ZO-1 и подоцином осуществляется путём фосфорилирования. Для денсина была установлена совместная преципитация с антителами к нефрину и локализация в районе щелевой диафрагмы (не опубликовано). Взаимосвязь денсина со щелевой мембраной пока не детализирована. В случае PSD денсин связан с дельта-катенином и кадгерином N клеток (Isawa et al., 2002). Дельта-катенин связывается с S-SCAM (белком MAGI-1 из семейства мембранно-ассоциированной гуанилат-киназы), что также приводит к взаимодействию с другими трансмембранными белками PSD (Isawa et al., 2002). Показано наличие в области щелевой мембраны кадгеринов P и FAT (Inoue et al., 2001). Значение кадгерина FAT для щелевой мембраны ещё не установлено, внутриклеточная часть этого белка содержит последовательности достаточные для взаимодействия с бета-катенином. Предполагается, что внутриклеточная часть кадгерина P взаимодействует с бета- и/или гамма-катенином (Reiser et al., 2000). Показано, что этот комплекс связывается с α-катенином (Ozawa et al., 1990), что становится возможным благодаря ZO-1 или α-актинину - с актиновой частью цитоскелета (Reiser et al., 2000). Другой белок - MAGI-1, присутствующий в подоцитах, взаимодействует с синаптоподином и α-актинином-4 (Patrie et al., 2002). Для синаптоподина - белка, связанного с актином (Mundel et al., 1997), установлена совместная локализация с CD2AP (Shih et al., 1999) и подоцином (Schwarz et al., 2001; Roselli et al., 2002). В то же время колокализация α-актинина-4 и нефрина не является типичной для препаратов срезов почек (III), но наблюдается в тесной пространственной ассоциации с нефрином. Кроме ZO-1, α-актинина-4 и синаптоподина, прямое взаимодействие с актиновым цитоскелетом установлено для белка CD2AP (Lehtonen et al., 2002). Гипотетическая группа молекул нефрин-ассоциированного комплекса щелевой диафрагмы представлена рис. 2.

    4. ФУНКЦИИ НЕФРИНА. ЕГО РОЛЬ В ВОЗНИКНОВЕНИИ БОЛЕЗНЕЙ ПОЧЕК И ДИАБЕТА


    Функции нефрина остаются пока изученными не до конца. Нефрин является предполагаемым членом суперсемейства Ig (Kestila et al.,1998; Lenkkeri et al., 1999). Нефрину почек отводится роль структурно-функциональной основы в щелевой мембране (Kestila et al.,1998;.Tryggvason, 1999; Tryggvason et al., 1999). Идентификация в гене NPHS1 мутаций, ответственных за протеинурию в случае синдрома CNF (Kestila et al.,1998), является отражением снижением регуляции нефрина и в случае других нефротических синдромов у человека (Furness et al., 1999; Doublier et al., 2001; Srivastava et al., 2001; Kim et al., 2002; Wang et al., 2002), а также в случае экспериментальной модели нефроза - у крысы (Kawachi et al., 2000; Luimula et al., 2000; Yuan et al., 2002). Эти данные подтверждают значимость нефрина как обязательного компонента щелевой мембраны, участвующей в фильтрационном барьере гломерул (Tryggvason, 1999; Tryggvason et al., 1999). В дополнение к этой структурной роли нефрин участвует в передаче клеточных сигналов (Huber et al., 2001; Simons et al., 2001). Функции по-разному сплайсированных форм нефрина пока не изучены (Ahola et al., 1999; Holthofer et al., 1999; Beltcheva et al., 2003).
    В настоящее время рано считать окончательно определённой роль нефрина в бета-клетках островков Лангерганса. Нами панкреатический нефрин был локализован с помощью двух различных типов антител (I, IV). В результате была установлена совместная локализация в бета-клетках нефрина и инсулина. Ясно, что нефрин поджелудочной железы и нефрин гломерул в ряде аспектов различаются. Панкреатический нефрин образуется в результате альтернативного сплайсинга или пост-трансляционного модифицирования. Это может затрагивать адгезивные свойства белков и впоследствии их функции. Вообще, члены суперсемейства имеют разнообразные функции в плане клеточной адгезии, передачи сигналов и миграции (Brummendorf & Rathjen, 1994; Juliano, 2002). В случае синдрома CNS нефрин-позитивные клетки идентифицируются как радиальные глиальные клетки, вовлечённые в клеточную миграцию (Hatten, 1999; Putaala et al., 2001). Роль нефрина в этих клетках также остаётся пока неизвестной.
    В щелевой диафрагме нефрин и расположенные вблизи него белки формируют важный функциональный комплекс, связывающий щелевую диафрагму с актиновой частью цитоскелета (Khoshnoodi & Tryggvason, 2001; Smoyer & Mundel, 1998; Somlo & Mundel, 2000; Tryggvason et al., 1999). Нарушения в структуре как самого нефрина, так и ассоциированного с ним белкового комплекса приводят к нарушениям архитектоники подоцитов, сглаживанию foot processes и протеинурии (Boute et al., 2000; Donoviel et al., 2001; Kaplan et al., 2000; Kawachi et al., 1997; Kestila et al., 1998; Shih et al., 1999).
    Кроме CNF, описано участие нефрина и в формировании других синдромов с протеинурией. Как типичная описана сниженная регуляция и/или сниженная иммунореактивность нефрина при нескольких заболеваниях почек. Например, в случае мембранозного гломерулонефрита (Furness et al., 1999; Doublier et al., 2001; Kim et al., 2002), minimal change nephropathy нефропатии (Furness et al., 1999; Doublier et al., 2001; Srivastava et al., 2001), очагового сегментарного гломерулосклероза (Doublier et al., 2001; Srivastava et al., 2001; Kim et al., 2002), а также - диабетической нефропатии (Langham et al., 2002).
    Диабетическая нефропатия связана с нарушением гликемического контроля (Odoni & Ritz, 1999). Несмотря на интенсивное изучение, точные представления о молекулярных событиях, приводящих к ней, остаются весьма скудными. Из числа предполагаемых факторов развития диабетической нефропатии показана активация протеин-киназы С (Koya & King, 1998). Усиление регуляции нефрина установлена в ранней фазе развития диабетической нефропатии (Aaltonen et al., 2001) так же, как и после активации протеин-киназы С (Wang et al., 2001). На более поздних стадиях диабетической нефропатии экспрессия нефрина снижается, возможно, вследствие рубцевания и утраты функции подоцитов (Langham et al., 2002). Интересно, что нисходящую регуляцию нефрина может предупреждать блокирование системы ренин-ангиотензин (Langham et al., 2002), наблюдаемое как в случае диабетической нефропатии человека, так и в случае протеинурии экспериментальных моделей (Benigni et al., 2001; Bonnet et al., 2001; Cao et al., 2002; Kelly et al., 2002). Молекулярный механизм этого процесса пока неизвестен, но показано, что защита почки с помощью лекарств, блокирующих синтез или активность ангиотензина II, по-видимому, связана с нефрином.
    В случае синдрома CNF циркулирующие аутоантитела к нефрину могут играть патогенетическую роль в рецидиве нефротического синдрома после трансплантации (Wang et al., 2001; Patrakkaet et al., 2002). При трансплантации почек нефрин как новый антиген индуцирует у некоторых пациентов с CNF продукцию антител к нефрину. Наличие этих антител может нарушать функцию почек и приводить к возврату нефротического синдрома. После трансплантации почек нефрин абсолютно отсутствует в поджелудочной железе пациентов с CNF, таким образом, антитела к нему не нарушают функции бета-клеток островкового аппарата. Однако предварительные исследования показали, что у некоторых пациентов с диабетом I типа могут появляться антитела к нефрину (не опубликовано). У модельных мышей с диабетом без ожирения - модель диабета I типа, показана возрастающая экспрессия панкреатического нефрина в поджелудочной железе (неопубликовано). Такой тип регуляции наблюдается уже в возрасте 3-х недель прежде, чем начнётся инфильтрация лимфоцитов в поджелудочную железу, которая сопровождается деструкцией бета-клеток и развитием диабета. Возрастающая экспрессия может отражать продолжающийся воспалительный процесс. Если нефрин играет роль в поддержании архитектоники остовкового аппарата, то увеличение экспрессии может иметь отношение к увеличению трудностей в предохранении структуры островков Лангерганса, что, как известно, является чрезвычайно важным для поддержания присущей им функции (Gepts & Lecompte, 1981; Gomez Dumm et al., 1990; Tokuyama et al., 1995; Esni et al., 1999).

    Сайт создан в системе uCoz