ST2 blockade abrogates podocyte injury and tubulo-interstitial fibrosis

Abstract

IL-33의 수용체인 Suppression of tumorigenicity 2 (ST2)는 신손상이 발생하였을 때 신조직을 보호하고 재생하는데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 신장섬유화 과정에서 ST2를 차단하는 것이 신장섬유화에 미치는 영향 및 기전에 대해 보고하고자 한다.

본 연구에서는 296명의 만성콩팥병 환자에서 혈청 및 소변의 sST2 농도를 측정하였다. 말초혈액 및 소변에서 ST2 mRNA 농도를 측정하였고, 면역형광염색을 통해 만성콩팥병 신장 환자들에서 ST2의 존재여부를 확인하였다. 소변세포를 분리하여 podocalyxin/aquaporin-1 및 ST2를 동시에 염색하여 이러한 소변 세포의 종류를 확인하였다. 초대배양한 인체 족세포 및 근위세뇨관세포에서 TGF-β를 통해 섬유화를 유도하였고, 이후에 ST2 monoclonal Ab를 처리하여 신장섬유화가 호전되는지를 평가하였다. 마지막으로 만성콩팥병 동물모델(UUO)에서 ST2 및 섬유화 표지자를 확인하고, ST2 Ab를 처리하였을 때 섬유화 호전여부를 평가하였다.

sST2 농도는 만성콩팥병 환자의 신기능이 감소함애 따라 혈청 (P=0.023)과 소변(P<0.001)에서 감소하였다. 단백뇨 0.5g/g을 기준으로 나누었을 때 단백뇨가 많은 환자들에서 소변 sST2 농도가 통계적으로 높은 것을 확인하였다 (P=0.02). 만성콩팥병 환자들의 소변에서 신기능이 감소함에 따라 ST2가 발현된 신장 족세포 및 근위 세뇨관 세포의 비율은 증가하였다. 신장 족세포 및 근위 세뇨관 세포에 섬유화를 유발시키면 ST2 발현이 증가하는 것을 확인하였고, ST2 차단 항체를 처리하였을 때 이러한 섬유화는 호전되었다. UUO 만성콩팥병 동물모델에서 ST2 차단 항체를 투여하였을 때 fibronectin 등의 섬유화 표지자가 감소하는 것을 확인하였다 (P<0.01).

만성 콩팥병이 진행함에따라 혈청 및 소변 sST2의 농도는 증가하고, 이러한 과정에는 신장 족세포 및 근위세뇨관 세포가 관여한다. ST2매개 신호체계는 신장섬유화 과정에 상당한 역할을 할 것으로 예상되고, ST2 차단 항체는 신장기능을 보호하는 중요한 치료제가 될 수 있겠다.

Suppression of tumorigenicity 2 (ST2) which is the receptor of IL-33 is involved in renal inflammation and it is also correlated with disease severity in chronic kidney disease (CKD). Here, we report the ameliorating effect of the ST2 blockade as well as the role of ST2 in the progression of renal fibrosis.

Serum and urine levels of soluble ST2 (sST2) were measured in 296 CKD patients. And ST2 mRNA levels were quantified in blood and urine cells. Immunohistochemistry (IHC) stain of ST2 was performed in kidney biopsy samples of CKD patients. Further, urine cells were co-stained with podocalyxin/aquaporin-1 and ST2 to characterize the cell type. And fibrosis induced by TGF-β in primary cultured podocytes and proximal tubular epithelial cells (PTECs) were evaluated with fibronectin and ST2 mRNA expressions. Anti-ST2 monoclonal antibody (mAb) was treated to evaluate the neutralizing effect of ST2 on renal fibrosis. Finally, ST2 and fibronectin mRNA expression was measured in CKD mouse model (UUO

Unilateral Ureteral Obstruction).

Serum (P = 0.002) and urine (P < 0.001) sST2 levels increased as renal function deteriorated. Also, urine ST2 levels adjusted by urine creatinine showed the same pattern (P < 0.001). Serum (P = 0.023) and urine (P = 0.03) ST2 expressions were elevated in CKD stage 5 patients compared with other stages. ST2 IHC staining in CKD stage 5 showed 3-fold increase than CKD stage 1. When the patients were subdivided by 0.5 g/g proteinuria, patients with more proteinuria had a higher concentration of urine ST2 (P = 0.02). A large portion of urine cells were ST2-rich podocytes/PTECs and the proportion of these cells increased as renal function decreased in flow-cytometry. After fibrosis induction in primary cultured podocytes and PTECs, mRNA and protein expressions of fibronectin and ST2 showed positive correlation with the fibrosis severity. And anti-ST2 blocking Ab neutralized the fibrosis. In UUO mouse model, ST2 and fibronectin expression increased over time (P < 0.01).

Elevated serum and urine ST2 levels are associated with the progression of CKD and podocytes/PTECs are involved in this process. ST2-mediated signaling may have a considerable role in the progression renal dysfunction. And ST2 blockade is a potential therapeutic target for renal preservation.