转录因子SOX4在肾纤维化中调控肾小管上皮细胞去分化与成纤维细胞活化的关键作用及机制研究

　　本研究聚焦慢性肾脏病(CKD)中肾纤维化的关键机制，发现转录因子SOX4在肾小管上皮细胞(TEC)去分化和成纤维细胞活化中的核心作用。通过多种基因敲除小鼠模型和体外实验，证实SOX4缺失可显著抑制TEC去分化、成纤维细胞活化及细胞外基质(ECM)沉积，并揭示其通过促进TGF-β1-Smad3信号通路磷酸化与核转位发挥调控作用。该研究为SOX4作为CKD治疗新靶点提供了坚实证据。

　　

慢性肾脏病（Chronic Kidney Disease, CKD）是全球范围内影响超过10%成年人口的重大健康问题，其最显著的病理特征就是肾纤维化——表现为细胞外基质（Extracellular Matrix, ECM）的过度产生和沉积。在这一过程中，肾小管上皮细胞（Tubular Epithelial Cells, TECs）的去分化和成纤维细胞的活化被认为是推动纤维化进展的两个核心细胞事件。然而，调控这些细胞行为背后的分子机制尚未完全阐明，这也成为开发有效治疗策略的主要障碍。

近年来研究表明，在严重或持续性肾损伤后，TECs会进入一种去分化状态，逐渐获得部分间质特征而不完全丧失上皮特性。这些细胞会进一步发生G2/M期阻滞、进入衰老状态，并分泌多种细胞因子和趋化因子，影响成纤维细胞和巨噬细胞的活性，从而加剧纤维化进程。与此同时，作为ECM的主要生产者，成纤维细胞在受到损伤刺激后被激活为肌成纤维细胞，大量产生胶原等ECM成分，最终导致肾功能不可逆地丧失。目前，除透析和肾移植外，终末期肾病（ESKD）的治疗选择非常有限，因此深入理解CKD发生和发展的分子机制，寻找新的治疗靶点显得尤为迫切。

SRY相关高迁移率族盒蛋白4（SOX4）作为SOX转录因子家族的重要成员，以往研究多集中于胚胎发育和肿瘤发生过程。它在维持细胞干性和分化、调控中枢及周围神经系统以及多器官发育中扮演关键角色。在肿瘤背景下，SOX4在多种癌症中过度表达，通过参与多条信号通路影响肿瘤发生和转移。然而，SOX4在肾纤维化发生发展中的作用却从未被揭示。

在这项发表于《JVS-Vascular Insights》的研究中，研究人员通过整合多种技术方法，系统深入地探究了SOX4在肾纤维化中的功能及其机制。作者首先利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）和单核RNA测序（snRNA-seq）技术分析了公开数据库和自身实验数据，发现SOX4在受损肾脏中表达显著上调，特别是在去分化的TECs和活化的肌成纤维细胞中高表达。为了验证SOX4的功能，研究团队构建了全身性敲除、肾小管上皮细胞特异性敲除以及成纤维细胞特异性敲除SOX4的小鼠模型，并应用了三种经典的肾纤维化模型：单侧输尿管梗阻（UUO）、缺血再灌注损伤（IRI）和大剂量叶酸（FA）诱导的肾病模型。体外实验则主要利用人肾小管上皮细胞系HKC8和大鼠肾成纤维细胞系NRK-49F，通过小干扰RNA（siRNA）敲低SOX4表达，观察其对细胞表型和信号通路的影响。

研究结果显示，在三种肾纤维化模型中，SOX4的表达均显著上调。而在全身性SOX4敲除（SOX4^GKO）小鼠中，肾纤维化程度明显减轻，表现为胶原沉积减少、ECM蛋白（如纤维连接蛋白FN和胶原蛋白Col I）表达下降，同时肾功能指标血尿素氮（BUN）也显著改善。类似地，特异性敲除TEC中的SOX4（SOX4^TKO）或成纤维细胞中的SOX4（SOX4^FKO）同样能够有效抑制纤维化进程，表明SOX在两种关键细胞类型中均发挥促纤维化作用。

机制上，研究人员发现SOX4与转化生长因子-β1（TGF-β1）信号通路密切相关。TGF-β1是已知最强的促纤维化因子，其下游信号分子Smad3的磷酸化和核转位是激活纤维化相关基因表达的关键步骤。本研究通过免疫共沉淀、蛋白质免疫印迹及免疫荧光等技术证实，SOX4能够直接与Smad3相互作用，促进其磷酸化（p-Smad3）及向细胞核的转移，从而增强下游纤维化相关基因的转录。在SOX4缺失的情况下，TGF-β1诱导的Smad3磷酸化及核转位显著减弱，而上游受体或其他Smad蛋白（如Smad4、Smad7）的表达并未受影响，说明SOX4特异性地调控Smad3的激活。

此外，研究还发现SOX4的缺失能够抑制TEC的去分化进程，表现为上皮标志物E-钙黏蛋白（E-cadherin）表达上升，间质标志物α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）和Snail1表达下降，同时细胞衰老标志物p21和细胞周期阻滞相关蛋白（如磷酸化组蛋白H3和细胞周期蛋白B1）的表达也显著降低。在成纤维细胞中，SOX4的敲低则抑制了其向肌成纤维细胞的转化及ECM的产生能力。

综上所述，这项研究首次揭示了SOX4在肾纤维化中扮演的关键角色：它通过增强TGF-β1-Smad3信号的活化，促进TEC去分化和成纤维细胞活化，最终导致ECM过度积累和肾功能损害。这些发现不仅深化了对肾纤维化分子机制的理解，也为未来开发以SOX4为靶点的新型抗纤维化治疗策略提供了重要理论依据和实验支持。