J ADV RES｜张春教授揭示MCM4 在急性肾损伤中的保护作用与机制

论文标题：Minichromosome maintenance 4 plays a key role in protecting against acute kidney injury by regulating tubular epithelial cells survival and regeneration

发表期刊：Journal of Advanced Research（IF 11.4）

合作客户：华中科技大学同济医学院附属协和医院张春教授团队

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AAV9成功介导MCM4的表达

研究背景

微小染色体维持蛋白4（MCM4）是MCM家族的成员，在DNA复制中起着关键作用。尽管MCM4的表达与各种恶性肿瘤广泛相关，但其在肾脏疾病中的作用尚未得到很好的研究。2025年3月19日，华中科技大学同济医学院附属协和医院张春教授团队在Journal of Advanced Research（IF 11.4）上发表文章Minichromosome maintenance 4 plays a key role in protecting against acute kidney injury by regulating tubular epithelial cells survival and regeneration，研究揭示了MCM4在AKI期间对肾小管上皮细胞（PTCs）的适应性调节，MCM4对肾脏具有保护作用，促进肾小管细胞的再生，减少细胞凋亡，从而减轻了肾脏损伤的严重程度。

研究结果

1、MCM4缺失加重AKI发展中的肾功能障碍和肾小管损伤

首先，作者研究了MCM4在急性肾损伤（AKI）中的作用，发现AKI刺激后肾小管细胞中MCM4的含量显著升高，但在AKI发展过程中，MCM4在肾小管中表达不受调节。随后，作者构建了肾小管特异性MCM4敲除小鼠，并给予顺铂建立AKI小鼠模型，发现MCM4的缺失促进肾小管细胞凋亡并抑制AKI损伤后肾小管细胞的再生能力，加重顺铂诱导的肾损伤并阻碍肾脏修复。为了确认MCM4在其他AKI模型中的作用，作者利用IRI诱导AKI模型，结果表明敲低MCM4加重了AKI发展过程中的肾小管细胞损伤，强调了MCM4在不同类型AKI中的重要作用。

图1 MCM4敲除加重IRI诱导的肾功能障碍和肾小管损伤

2、通过AAV在体内过表达MCM4对顺铂诱导的AKI具有保护作用

为了阐明在顺铂诱导的AKI模型中靶向MCM4的治疗潜力，作者通过肾实质内注射将AAV9-OE-MCM4递送到小鼠肾脏（针对肾近端小管）中，以过表达MCM4。结果表明，MCM4表达的恢复抑制了顺铂治疗诱导的Scr和BUN的增加，减轻了组织损伤的严重程度并降低了NGAL和Bax的表达。此外，IF染色显示，MCM4的过表达降低了TUNEL阳性细胞的比例，并恢复了Ki67阳性细胞的百分比。以上表明，MCM4的体内过表达显著减轻了顺铂诱导的肾损伤，进一步证实了其在AKI进展中的保护作用。

图2 肾内AAV介导的MCM4过表达保护顺铂诱导的AKI

3、MCM4缺乏通过调节53BP1表达促进p53/p21信号传导的激活

作者进一步研究发现MCM4缺乏抑制顺铂治疗的TECs的细胞增殖和DNA合成，促进G1期阻滞和细胞凋亡。p53信号通路是参与细胞增殖和凋亡的关键调控通路，作者发现MCM4的缺失导致AKI发展过程中p53/p21信号的异常激活。53BP1是一种p53相互作用蛋白，调节p53信号激活，作者接下来研究了MCM4激活p53/p21信号通路的潜在机制。结果表明MCM4部分介导了顺铂诱导的AKI中53BP1的表达，MCM4缺乏通过调节c-Jun活性来增强53BP1的表达，从而激活p53/p21通路。已有研究证明MAD2B在肾损伤中的功能，进一步探究发现MAD2B与MCM4在小鼠肾小管和NRK-52E细胞中存在共定位且相互作用。肾小管特异性MAD2B基因敲除小鼠在顺铂处理后，肾脏损伤加重，MCM4表达下降。表明MAD2B可能通过调节细胞周期相关蛋白，影响MCM4的转录水平，进而在AKI进程中发挥重要作用。

图3 MCM4参与AKI中53BP1对p53/p21信号的调控

研究结论

本研究首次证明了MCM4在AKI中对PTCs发挥适应性和肾脏保护作用，保护受损PTCs的增殖能力并限制其凋亡，从而减轻AKI的严重程度。此外，MCM4介导的53BP1-p53-p21轴是AKI发生的重要机制，是一条新的调控通路。在AKI进展过程中，MCM4的肾脏保护作用部分是通过MAD2B介导的，为AKI的精准治疗开辟了新路径。

本文使用病毒载体：AAV9-OE-MCM4 腺相关病毒定制