足細胞のRac1活性化は、腎症候群のスペクトルを誘導します

糸球体足細胞における小さなGTPaseであるRac1の過活性化は、家族性タンパク尿腎疾患の病因に関係しています。しかし、後天性腎症候群におけるRAC1の役割は不明です。これに関する直接的な洞察を得るために、ポドサイトでドキシサイクリン誘導性の構成的活性型のRac1（Ca-RAC1）を発現するトランスジェニックマウスモデルを生成しました。コピー数に関係なく、タンパク尿は5日以内に急速に発生し、組織学は最小変化疾患に似ていました。タンパク尿の程度と重症度は、導入遺伝子のコピー数に依存していました。ドキシサイクリンの離脱時に、タンパク尿は完全に（1つのコピー）またはほぼ完全に分解されました（2コピー）。ドキシサイクリン治療の1か月の後、2コピーマウスは、導入遺伝子発現の足細胞の尿中脱落を伴う局所分節糸球体硬化症（FSG）に似た糸球体硬化症を発症しました。p38 MAPKは、Ca-RAC1誘導時に足細胞で活性化され、p38阻害剤はタンパク尿、足細胞損失、糸球体硬化症を減衰させました。機械的には、培養マウスの足細胞におけるRAC1の活性化は、ラミニンへの接着性を低下させ、β1インテグリンの再分布を誘導し、両方ともp38阻害剤によって部分的に反転しました。足細胞におけるRAC1の活性化は、免疫蛍光により最小変化疾患および特発性FSGSの患者からの腎生検でも見られましたが、同じ患者の血清は培養されたヒトの足細胞でRAC1を活性化しました。したがって、足細胞におけるRAC1の活性化は、最小変化疾患からFSGに至るまでの疾患のスペクトルを引き起こします。これは、p38 MAPKに部分的に依存している糸球体基底膜からの足細胞剥離のためです。

Hyper-activation of Rac1, a small GTPase, in glomerular podocytes has been implicated in the pathogenesis of familial proteinuric kidney diseases. However, the role of Rac1 in acquired nephrotic syndrome is unknown. To gain direct insights into this, we generated a transgenic mouse model expressing a doxycycline-inducible constitutively active form of Rac1 (CA-Rac1) in podocytes. Regardless of the copy number, proteinuria occurred rapidly within five days, and the histology resembled minimal change disease. The degree and severity of proteinuria were dependent on the transgene copy number. Upon doxycycline withdrawal, proteinuria resolved completely (one copy) or nearly completely (two copy). After one month of doxycycline treatment, two-copy mice developed glomerulosclerosis that resembled focal segmental glomerulosclerosis (FSGS) with urinary shedding of transgene-expressing podocytes. p38 MAPK was activated in podocytes upon CA-Rac1 induction while a p38 inhibitor attenuated proteinuria, podocyte loss, and glomerulosclerosis. Mechanistically, activation of Rac1 in cultured mouse podocytes reduced adhesiveness to laminin and induced redistribution of β1 integrin, and both were partially reversed by the p38 inhibitor. Activation of Rac1 in podocytes was also seen in kidney biopsies from patients with minimal change disease and idiopathic FSGS by immunofluorescence while sera from the same patients activated Rac1 in cultured human podocytes. Thus, activation of Rac1 in podocytes causes a spectrum of disease ranging from minimal change disease to FSGS, due to podocyte detachment from the glomerular basement membrane that is partially dependent on p38 MAPK.