Первинний альдостеронізм та порушення натрійурезу у мишей, що не виражають TGFβ1 PNAS

Знайдіть цього автора на Google Scholar
Знайдіть цього автора на PubMed
Шукайте цього автора на цьому сайті
Для листування: mkakoki @ med.unc.eduoliver_smithies @ med.unc.edu

Автор: Олівер Смітіс, 15 лютого 2013 р. (Направлено на огляд 23 січня 2013 р.)

Ця стаття має виправлення. Дивіться:

Анотація

Трансформуючий фактор росту β1 (TGFβ1), прототипний член надродини TGFβ, є потужним багатофункціональним цитокіном, що впливає на широкий спектр біологічних процесів, включаючи проліферацію клітин, апоптоз, придушення пухлини, старіння (1, 2), диференціацію (3), міграція (4), імунітет (5), остеогенез (6), адипогенез (7) та загоєння ран (8).

Чи грає TGFβ1 якусь роль у контролі артеріального тиску (АТ), поки чітко не продемонстровано. Мишей було створено, яким повністю не вистачає TGFβ1 (9, 10), але їх смерть від важкого запального захворювання навколо відлучення виключає вимірювання АТ. Запальне захворювання та ранню смерть можна обійти, якщо мишам також не вистачає функціональних Т і В-клітин в результаті інактивації активуючого рекомбінацію гена Rag1 (11). На жаль, інактивація Rag1, окремо або у поєднанні з неактивним Tgfb1, порушує роботу систем, що контролюють АТ (12). У людини алель 915C з однонуклеотидним поліморфізмом у TGFB1, який призводить до проліну в залишку 25 у сигнальній пептидній послідовності, асоціюється в європейській популяції зі зниженим ризиком гіпертонії (13). Алель 897C другого поліморфізму, який призводить до проліну в залишку 10 у сигнальній пептидній послідовності, асоціюється в азіатській популяції з підвищеним ризиком гіпертонії (14, 15), але чи впливають зміни безпосередньо на АТ і як не визначено.

Ці дослідження документують складний вплив на серцево-судинну систему, який є результатом змін у функції TGFβ1. Однак чіткої картини ефектів успадкованих варіацій, які просто змінюють базальний рівень експресії TGFβ1, не змінюється, не змінюючи амінокислотних послідовностей поліпептидів, які є результатом. Цей тип інформації має особливе значення, коли амінокислотні послідовності настільки ж збережені, як і послідовності поліпептидів TGFβ1. Таким чином, 111 із 112 залишків, що містять активний продукт TGFβ1, ідентичні у миші та людини, а великі ділянки в інших 278 залишках попередника TGFβ1 також ідентичні (16).

Відповідно, ми генерували мишей з експресією Tgfb1 ∼10%, 50%, 200% та 300% в нормі, що охоплює діапазон, ймовірно, серед загальної людської популяції. Ми виявили, що на різні параметри, які, як відомо, регулюють АТ або реагують на зміни в ньому, надзвичайно пропорційно впливають ці зміни в експресії Tgfb1, вказуючи на те, що навіть помірні спадкові зміни в експресії людського гена TGFB1 можуть мати значні серцево-судинні ефекти.

Результати

Генерація гіпо/гіперморфних мишей для TGFβ1.

Як попереднє використання генного націлювання для генерування мишей, що експресують змінені рівні TGFβ1, ми вперше використали нашу опубліковану систему (17) для порівняння відносного впливу на стабільність мРНК 3'-нетранслірованої області (UTR) Tgfb1 порівняно з панеллю інші 3′-UTR. Цей тест показав, що ми можемо отримати інформативно низький і високий рівень експресії TGFβ1, використовуючи генну націленість, щоб замінити природний 3′-UTR Tgfb1 нестабільним 3′-UTR онкогену остеосаркоми FBJ (Fos) або стабільним 3 ′ -UTR гена бичачого гормону росту (bGH) (рис. S1 A – C).

Ми прийшли до висновку, що чотири типи мишей, генеровані за допомогою нашої процедури орієнтування на гени, мають експресію мРНК Tgfb1 ∼10%, 50%, 200% та 300% в нормі, що охоплює діапазон, який, ймовірно, може траплятися в загальній популяції людей.

Хімія крові та гематологія гіпо/гіперморфних мишей TGFβ1.

Глюкоза в плазмі, інсулін у плазмі, азот сечовини в плазмі, креатинін у плазмі, натрій у плазмі, хлорид у плазмі та осмолярність плазми (таблиці S1 та S2) не відрізнялися від ВТ у всіх мишей у віці 12 тижнів, за винятком калію плазми L/L мишей було значно менше, ніж WT (4,9 ± 0,1 мЕкв/л та 5,7 ± 0,1 мЕкв/л; P для L/L проти WT −4).

Гематокрити мишей L/L, L/+, H/+ та H/H неможливо було відрізнити від WT (таблиці S1 та S2).

Адренокортикальна функція у мишей TGFβ1 Hypo/Hypermorphic.

Рівні альдостерону в плазмі крові поступово зростали, оскільки генетично контрольована експресія Tgfb1 зменшувалася, коливаючись від ∼50% нижче ВТ у мишей H/H до ∼200% ВТ у мишей L/L (рис. 2А). Рівні кортикостерону в плазмі крові (рис. 2B) були значно вищими за норму у мишей L/L (329 ± 57 та 145 ± 23 нг/мл; P для L/L проти WT † P †† P −4, ‡ P - 5 проти ВТ. (A) Рівні альдостерону в плазмі. (B) Рівні кортикостерону в плазмі. (C) Рівні мРНК для ферментів, необхідних для синтезу альдостерону в надниркових залозах. (D) Обсяг плазми. BW, маса тіла.

Адренокортикальна функція у гіпо/гіперморфних мишей TGFβ1 у віці 12 тижнів. * P † P †† P −4, ‡ P −5 проти WT. (A) Рівень альдостерону в плазмі. (B) Рівень кортикостерону в плазмі. (C) Рівні мРНК для ферментів, необхідних для синтезу альдостерону в наднирниках. (D) Об’єм плазми. BW, маса тіла.

Експресія мРНК надниркових залоз двох генів, що визначають мітохондріальні ферменти, безпосередньо беруть участь у синтезі кортикостерону та його продукту альдостерону, 11-бета-гідроксилази (Cyp11b1) та альдостерон-синтази (Cyp11b2), тісно відповідала прогресивним змінам рівня альдостерону в плазмі крові (рис. 2С). ). Інші гени, що беруть участь у стероїдогенезі, стероїдогенний гострий регуляторний білок (зірка), гідрокси-дельта-5-стероїдна дегідрогеназа, 3 бета- та стероїдна дельта-ізомераза 1 (Hsd3b1) та 21-гідроксилаза (Cyp21a1), мали підвищену експресію при експресії Tgfb1 було нижче норми, хоча лише в надниркових залозах L/L це досягло значущості (рис. 2C).

Мікроскопічне дослідження надниркових залоз не показало жодних структурних відхилень, таких як вузлова гіперплазія, у жодної з мишей (рис. S3), але вага надниркових залоз, нормалізований до маси тіла, у мишей L/L подвоївся (0,155 ± 0,014% маси тіла проти 0,082 ± 0,007% маси тіла; PL/L проти WT L/L (n = 6): 64 ± 9%, P = 0,11]. Ці спостереження свідчать про те, що найбільш вірогідним фактором, що визначає прогресивні зміни обсягу плазми, є зсув реабсорбції натрію, спричинений прогресивними змінами рівнів альдостерону в плазмі в результаті генетично обумовлених відмінностей у експресії Tgfb1.

Артеріальний тиск у гіпо/гіперморфних мишей Tgfb1.

Миші L/L мали помітно вищий систолічний артеріальний тиск (sBP), ніж WT, незалежно від того, досліджувались методом хвостової манжети (138 ± 3 мм рт. Ст. Проти 106 ± 3 мм рт. Ст.; P −5) або за допомогою телеметрії (146 ± 3 мм рт. Ст. Проти . WT 120 ± 2 мм рт.ст .; P −5); частота пульсу мишей L/L була істотно нижчою за WT за обома методами (за допомогою телеметрії 494 ± 16 уд/хв проти 661 ± 15 уд/хв; P ‡ P −5 проти WT. (B) ЧСС у п'яти генотипах мишей методом хвостової манжети. ‡ P −5. (C) Систолічний артеріальний тиск (sBP), діастолічний артеріальний тиск (dBP) та середній артеріальний тиск (MAP), вивчені за допомогою телеметрії у п’яти генотипах мишей. ‡ P −5 проти WT. (D) Частота серцевих скорочень у п’яти генотипів мишей з телеметрією. †† P −4 проти WT.