Globotriaosylceramide and Globotriaosylsphingosine mediated epithelial-mesenchymal transition in kidney cells

Abstract

파브리병 (Fabry disease) 은 알파-갈락토시다아제 A (α-galactosidase A, α-gal A) 효소의 결핍에 의해 야기되는 리소좀 축적 질환으로 혈관내피 안에 당지질의 일종인 글로보트리아오실세라마이드 (globotriaosylceramide, Gb3) 가 축적된다. Gb3의 아실 기가 한 개 떨어져 나간 상태인 글로보트리아오실스핑고신 (globotriaosylsphingosine, Lyso-Gb3) 또한 파브리병 환자의 혈장에서 증가되어있으며 파브리병의 바이오표지자 로써 제안 되어지고 있다. 신장 섬유화는 진행하고 있는 파브리병 환자의 주요 특징이다. 상피-간엽세포 전이 (Epithelial-mesenchymal transition, EMT) 는 파브리병 환자의 신장 섬유증의 발달에 관여한다. 따라서, 저자는 신장 혈관 및 관상 상피 세포를 사용하여 GB3 또는 lyso-Gb3 축적과 EMT의 연관성을 평가 하였다. SV40 MES 13 과 HK2 세포에서 세포 밖에서 Gb3와 lyso-Gb3를 투여하였을 때, TGF-β, EMT 표지자 (N-cadherin, α-SMA), Snail과 PI3K/AKT의 인산화의 발현이 증가하였고, 상피세포의 표지자인 E-cadherin의 발현이 감소하였다. 뿐만 아니라 세포 자체에서 생성된 Gb3 또한 HK2 세포에서 TGF-β의 발현이 증가하였고, Gb3보다 lyso-Gb3를 처리하였을 때 EMT가 훨씬 강하게 유도되었다. Gb3에 의해 유도된 EMT 현상은 재조합 α-gal A 처리에 의해 억제되었지만, lyso-Gb3에 의해 유도된 EMT 현상은 α-gal A 처리에 의해 억제되지 않았다. 하지만 Gb3와 lyso-Gb3를 처리한 두 세포에 TGF-β 수용체 억제제 (TGF-β receptor inhibitor, SB525334) 를 처리하였을 때 TGF-β와 EMT 표지자의 활성이 억제되었다. Gb3와 lyso-Gb3에 의해 유도된 EMT 과정은 신장세포에서 PI3K/AKT 신호전달과 관련되어 있다. 이 연구는 혈장 내 증가되어 있는 lyso-Gb3가 파브리병에서 신장섬유화를 진행시키는 데 중요한 역할을 할 것으로 보이고 효소보충요법 (Enzyme replacement therapy) 과 함께 SB525334의 처리는 파브리병의 환자의 잠재적인 치료 선택을 할 수 있을 것으로 사료된다.;Fabry disease (FD) is a lysosomal storage disorder caused by deficiency of alpha-galactosidase A (α-gal A, GLA), resulting in deposition of globotriaosylceramide (Gb3) in the vascular endothelium. Deacylated Gb3, globotriaosylsphingosine (lyso-Gb3), is also increased in plasma of patients with FD and has been suggested as a candidate biomarker. Renal fibrosis is a major key feature of advanced FD patients. Epithelial-mesenchymal transition (EMT) could be involved in the development of renal fibrosis of FD patients. Therefore, I evaluated the association of Gb3 or lyso-Gb3 accumulation and EMT using kidney mesangial and tubular epithelial cells. In SV40 MES 13 and HK2 cells, exogenous Gb3 and lyso-Gb3 increased the expression of TGF-β, EMT markers (N-cadherin, α-SMA), Snail, and phosphorylation of PI3K/AKT and decreased expression of E-cadherin, epithelial marker. Endogenous accumulation of Gb3 also increased expression of TGF- β in HK2 cells. The lyso-Gb3, rather than Gb3, induced EMT strongly in HK2 cell. The EMT phenomena induced by Gb3 was inhibited by recombinant α-gal A treatment, but EMT phenomena induced by lyso-Gb3 was not abrogated by α-gal A treatment. However, TGF-β receptor inhibitor (SB525334) could inhibit the activation of TGF-β and EMT markers in both cells with Gb3 or lyso-Gb3 treatments. EMT processes induced by Gb3 and lyso-Gb3 were associated with PI3K/AKT pathway in kidney cells. This study indicates that increased plasma lyso-Gb3 may have a crucial role for development of renal fibrosis in FD, and SB525334 treatment besides enzyme replacement therapy can be a potential therapeutic option for FD patients.