PINCH2基因的缺失会导致小鼠出现肌源性尿潴留现象

《Life Sciences》：Loss of PINCH2 leads to myogenic urinary retention in mice

　　尿液潴留分子机制研究揭示PINCH2调控膀胱平滑肌收缩的关键作用。该研究通过建立PINCH2基因敲除小鼠模型，发现其膀胱壁变薄、平滑肌层结构紊乱，并伴随Desmin表达下降及炎症浸润，证实PINCH2缺失导致尿潴留及膀胱收缩功能障碍。研究为肌源性尿潴留治疗提供了新靶点。

　　

Jiali Jin|Jiaxin Wang|Chunhong Cui|Jin Zhang|Gaohaer Kadeerhan|Zikuan Zhang|Wenmin Guo|Zhongji Jiang|Chuanyue Wu|Ling Guo|Dongwen Wang

山西医科大学，中国山西省太原市，030001

摘要

目的

肌源性尿潴留是一种常见的泌尿系统疾病，其特征是膀胱逼尿肌收缩力减弱、肌肉质量减少以及肌肉束排列紊乱，但其分子机制尚未完全明确。适配蛋白PINCH2在平滑肌中含量丰富。本研究旨在探讨PINCH2的缺失是否会导致肌源性尿潴留。

材料与方法

使用C57BL/6野生型（WT）和PINCH2全基因敲除（KO）小鼠进行尿动力学评估、排尿后残余尿量（PVR）测量以及逼尿肌平滑肌（DSM）的电场刺激（EFS）以检测其收缩能力。膀胱组织通过苏木精-伊红（HE）、Van Gieson（VG）和免疫荧光染色进行分析。PINCH2敲低的人类膀胱逼尿肌平滑肌细胞（HBdSMCs）用于检测Desmin的表达，WT/KO小鼠的血清细胞因子通过小鼠细胞因子阵列试剂盒进行定量。

主要发现

PINCH2 KO小鼠出现了进行性尿潴留，表现为PVR增加、排尿效率降低以及DSM收缩能力受损。膀胱壁变薄，肌肉束排列紊乱，纤维数量减少，并伴有炎症浸润。PINCH2敲低的小鼠膀胱和HBdSMCs中Desmin的表达水平下降。

意义

PINCH2的缺失通过损害逼尿肌收缩能力和降低Desmin的表达来引发肌源性尿潴留，这为治疗逼尿肌功能减退提供了新的靶点。

引言

尿潴留是一种常见的泌尿系统疾病，其特征是尽管膀胱充满尿液但仍无法自主排尿[1]。无法完全排空膀胱可能归因于逼尿肌收缩功能障碍（逼尿肌活动不足[2]或逼尿肌反射消失）、出口阻力异常（结构性或解剖性阻塞，以及功能性尿道阻塞），或两者兼有[3][4][5]。对于这些机制，解剖学、神经源性及器官本身的异常（如肌源性因素）都可能是导致尿潴留的原因。其中，由逼尿肌活动不足引起的肌源性尿潴留是一种特别难以治疗的亚型，治疗选择有限[2]。尽管在排尿神经控制方面已有大量研究，但调控逼尿肌平滑肌（DSM）收缩能力的分子机制仍不完全清楚。目前尚无有效的治疗方法来治疗肌源性尿潴留，也没有任何成熟的方法能够恢复逼尿肌平滑肌的收缩能力[6]。因此，寻找新的治疗靶点并结合精准医疗策略以改善尿潴留患者的预后至关重要。

PINCH2（LIMS2）是一种黏附蛋白，与PINCH1（曾称为PINCH）具有高度同源性[7]。PINCH2和PINCH1都包含五个LIM结构域，能够促进蛋白质间的相互作用，并参与细胞骨架的构建、细胞外基质的黏附、迁移、增殖和存活[7][8][9][10]。其中，PINCH1与整合素连接激酶（ILK）和parvin（IPP复合体）形成稳定的三元复合物，这对细胞骨架的构建和信号传导至关重要[11]。尽管在某些条件下（如肾小球细胞、软骨细胞、免疫细胞和造血细胞以及心脏细胞中），PINCH1和PINCH2表现出高度相似性[12][13][14][15]，但它们在小鼠中枢神经系统的髓鞘形成[10]、致癌作用[16][17][18][19][20][21]、细胞类型分布[9]和器官特异性[22]方面可能存在显著差异。

关于PINCH2的细胞类型特异性，在结肠中，PINCH2的表达仅限于平滑肌层，而PINCH1也可以在上皮层中检测到[9]。此外，PINCH2具有器官特异性的表达模式：膀胱中的PINCH2表达水平最高，而在肾脏、肝脏、心脏和膈肌中的表达较弱[22]。这种差异可能源于膀胱中平滑肌层的厚度大于其他器官。先前的研究表明，PINCH蛋白参与维持心脏肌肉的完整性[14]。虽然PINCH2在膀胱平滑肌层中特异性表达，但其具体的生理功能仍需进一步研究。

鉴于PINCH2在DSM中高表达，我们推测其缺失会损害逼尿肌的收缩能力并导致肌源性尿潴留。为了验证这一假设，我们使用了PINCH2敲除小鼠来观察膀胱生理的变化。研究结果表明，PINCH2全基因敲除小鼠出现了尿潴留，并随着时间的推移发展为双侧肾积水。同时，我们发现膀胱逼尿肌收缩能力的下降与Desmin表达减少及炎症细胞浸润有关。本研究首次证明了PINCH2的缺失会导致肌源性尿潴留，从而确定了PINCH2作为治疗膀胱收缩功能障碍的潜在靶点。

动物

本研究使用了雄性和雌性C57BL/6小鼠。PINCH2全基因敲除（KO, PINCH2?/?）小鼠由吴教授的实验室制备[14]。野生型（WT）小鼠作为对照。所有小鼠均生活在标准实验室环境中（12小时光照/黑暗周期），可自由摄取食物和水。PINCH2?/?小鼠的膀胱组织被收集并用福尔马林固定用于组织学分析。所有动物实验均获得了动物伦理委员会的批准。

PINCH2敲除小鼠表现出尿潴留

PINCH2全基因敲除的小鼠在一个月大时即表现出轻度尿潴留（图1A）。我们测量发现，一个月大的PINCH2敲除小鼠的PVR约为120微升，显著高于对照组小鼠（图1B）。这一情况随时间逐渐恶化。到四个月大时，PINCH2敲除小鼠的尿潴留程度明显加重（图1C–D）。

讨论

本研究首次证明PINCH2的缺失会导致肌源性尿潴留。PINCH2敲除小鼠表现出PVR增加、膀胱增大以及逼尿肌收缩能力下降。类似地，PINCH2在人类膀胱平滑肌细胞中的缺失也会导致收缩能力减弱。这些发现共同表明PINCH2是调节逼尿肌结构和功能的关键因子。

膀胱是泌尿系统中的关键器官

数据获取

本研究的数据可应要求向相应作者索取。

作者贡献声明

Jiali Jin：撰写初稿、方法设计、实验实施。Jiaxin Wang：软件开发、实验协助。Chunhong Cui：实验监督、资源协调。Jin Zhang：软件使用。Gaohaer Kadeerhan：方法设计、数据管理。Zikuan Zhang：方法设计。Wenmin Guo：数据验证。Zhongji Jiang：软件使用、数据管理。Chuanyue Wu：撰写、审稿与编辑、概念构思。Ling Guo：项目管理、资金申请、概念构思。Dongwen Wang：实验监督、资金申请、数据分析。

出版同意

不适用。

伦理批准与参与同意

本研究符合美国国立卫生研究院的实验室管理和使用指南，并获得了动物伦理委员会的批准（LL-202411260001）。

资助

本研究得到了国家自然科学基金（82273308、82472934）、深圳市科技计划（JCYJ20220530112817040、ZDSYS20220606101604009、GJHZ20220913142804008）、国家癌症中心/国家临床研究中心/癌症医院及深圳医院、中国科学院和北京协和医学院的机构研究项目资助（编号SZ2020ZD003、E010122002），以及三明医学项目的支持。

利益冲突声明

作者声明无利益冲突。