陳朝紅 綜述 劉志紅 審校

·基礎醫(yī)學·

模式動物斑馬魚在腎臟疾病研究中的應用

陳朝紅 綜述 劉志紅 審校

斑馬魚的腎單位結構、功能和分子組成與高等哺乳動物后腎高度保守，已廣泛應用于腎臟領域的研究。本文將介紹斑馬魚腎臟的基本生物學特征，闡述斑馬魚在腎臟發(fā)育及多種腎臟疾病中的應用。斑馬魚模型適合于多重基因編輯及高通量基因功能篩查，在功能基因組學研究中極具前景。

斑馬魚 腎臟發(fā)育 腎臟疾病 足細胞 急性腎損傷

斑馬魚是近年發(fā)展的脊椎動物模式生物,兼具“ 大 ” (小鼠 )和“ 小 ”(酵母、 線蟲和果蠅 )模式生物的綜合優(yōu)勢，被視為連接非脊椎動物 (小模式生物體 )和哺乳動物(大模式生物 )的“橋梁”。斑馬魚體型小，易于飼養(yǎng)維護；產(chǎn)卵量大,生長快,適合于高通量基因功能篩查，是功能基因組學研究的重要工具。斑馬魚腎臟在結構、功能和分子組成上均與人類腎臟相似，且斑馬魚具有獨特的生理特征,如體外受精和體外發(fā)育,胚胎透明等,為人類腎臟發(fā)育和腎臟疾病的研究提供可視化窗口[1]。

本文就近年來斑馬魚在腎臟領域研究中的應用作一綜述，重點闡釋斑馬魚在腎臟發(fā)育、腎小球疾病、急性腎損傷(AKI)和腎臟再生、多囊性腎病等領域中的應用及進展。

斑馬魚在腎臟發(fā)育研究中的應用

從魚類到哺乳動物，腎臟發(fā)育均起源于中胚層。哺乳動物的腎臟發(fā)育經(jīng)歷前腎、中腎和后腎三個階段，前腎和中腎是哺乳動物胚胎時期的暫時器官，作為后腎分化的前驅階段，它們出現(xiàn)不久即逐漸退化，只有后腎繼續(xù)發(fā)育成體內(nèi)永久性的泌尿器官。斑馬魚的腎臟發(fā)育經(jīng)歷前腎和中腎兩個階段，其腎單位與哺乳動物/人類的后腎在結構和功能上非常相似。前腎是斑馬魚胚胎和幼魚階段的功能性泌尿器官，受精后80h(80hpf)發(fā)育成熟，由起源于魚體兩側條狀胚層的腎祖細胞分化形成兩個腎單位，兩個腎單位前端的腎小球在第3體節(jié)處背主動脈腹側融合，余下的中胚層細胞經(jīng)歷間充質上皮細胞轉分化(MET)，向后形成腎小管和導管，共同開口于泄殖腔(圖1)。溶質轉運蛋白編碼基因的表達譜分析結果顯示，斑馬魚前腎腎單位有8個功能區(qū)，與哺乳動物后腎相似，從頭部向尾部，依次為腎小球、頸部(球管連接部)、近曲小管、近直小管、遠端小管前段、斯坦尼氏小體(CS)、遠端小管后段和前腎導管[2]。中腎腎單位在受精后12～14dpf開始形成,前腎隨之在30～60dpf退化。中腎發(fā)育成熟后，后續(xù)生命過程中還會不斷有新的腎單位產(chǎn)生，以適應體重增加和損傷后修復的需要[3]。

圖1 斑馬魚前腎發(fā)育過程紅色代表間介中胚層,藍色代表前腎上皮結構；12 hpf：受精后12h

由于哺乳動物胚胎于體內(nèi)發(fā)育，腎臟結構復雜，難以研究，人們對于腎臟發(fā)生和腎單位結構分段的過程和機制了解較少。斑馬魚腎臟結構和功能與人腎臟高度保守，近年來通過對斑馬魚腎臟發(fā)育的研究，發(fā)現(xiàn)pax2a、pax8，wt1a/b、irx3b等轉錄因子和視黃酸信號通路在腎臟發(fā)育和腎單位節(jié)段化形成過程中具有重要作用[4]。

pax (paired box)是一類控制器官發(fā)育的基因家族，其中pax2a與腎臟發(fā)育關系密切。斑馬魚5～15體節(jié)期的前腎祖細胞區(qū)表達pax2a和pax8。研究顯示pax2a在斑馬魚腎臟球管連接部，即頸部發(fā)育形成中發(fā)揮了重要作用，誘導間質向成熟上皮細胞轉化。在pax2a基因突變的斑馬魚模型中，pax2a的功能缺失導致胚胎異位表達WT1于原頸部區(qū)域的小管細胞，導致這些細胞不表達小管上皮細胞的標志物Na+/K+ATP酶蛋白，而是表達足細胞分化標志物——血管內(nèi)皮生長因子α(VEGF-α)，顯示足細胞和頸部小管細胞定向發(fā)育異常。這一發(fā)現(xiàn)提示pax2a與WT1相互制衡，分別誘導腎祖細胞特異性向腎小管細胞和足細胞定位及分化[5]。近期研究發(fā)現(xiàn)，ponzr1(plac8 onzin related protein 1)是重要的pax2a調(diào)節(jié)子之一。ponzr1是正向遺傳技術篩選出的與斑馬魚器官發(fā)生密切相關基因。在斑馬魚胚胎發(fā)育過程中，ponzr1表達于前腎和咽弓。嗎啉基(Morpholino)特異性抑制ponzr1后，24hpf斑馬魚在魚體中線區(qū)域異位表達pax2a，中線區(qū)域細胞同時表達WT1a和nphs2，導致足細胞分化異常，斑馬魚不能發(fā)育形成功能性腎小球[6]。上述研究進一步顯示了pax2a的表達和分布對于足細胞和頸部細胞正常發(fā)育的重要作用。

視黃酸在脊椎動物生長、發(fā)育和細胞分化，尤其是胚胎發(fā)育過程中有重要作用，調(diào)節(jié)脊椎動物胚胎發(fā)生過程中多器官形成。視黃酸的合成與代謝受到酶的調(diào)節(jié)，攝入的維生素A(視黃醇)經(jīng)視黃醇脫氫酶氧化為視黃醛，再經(jīng)視黃醛脫氫酶(aldhs)氧化為視黃酸。Cheng等發(fā)現(xiàn)[7]，視黃酸合成酶aldh2缺失的突變斑馬魚模型或視黃酸合成抑制劑-二乙基氨基苯(DEAB)作用的胚胎，腎小球足細胞和近端腎小管發(fā)育阻滯，外源性給予視黃酸可逆轉損傷，提示視黃酸信號在誘導足細胞和近端小管分化中的作用。de Groh等[8]研究發(fā)現(xiàn)，2hpf斑馬魚胚胎經(jīng)組蛋白去乙?；?HDAC)抑制劑PTBA、PBA或TSA作用，可劑量依賴性誘導腎祖細胞增加，在顯性負性(dorminant-negative)視黃酸受體突變斑馬魚模型中，視黃酸信號通路的阻斷可拮抗組蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制劑對腎祖細胞的效應，提示視黃酸信號通路介導了組蛋白去乙酰化酶(HDAC)對腎祖細胞分化發(fā)育的影響。

斑馬魚模型在腎小球疾病研究中的應用

腎臟的發(fā)育和行使功能需要固有細胞協(xié)調(diào)作用。足細胞在腎小球毛細血管袢的形成中發(fā)揮了至關重要的作用。斑馬魚前腎足細胞表達VEGF和血管生成素2，趨化表達VEGF受體和內(nèi)皮細胞早期分化標志物FIK-1的內(nèi)皮細胞進入腎小球上皮細胞區(qū)域，形成毛細血管袢。floating head基因突變的斑馬魚胚胎背主動脈缺失，導致從動脈分枝的新生腎小球的血管結構缺失，該突變體的足細胞持續(xù)表達WT1和VEGF，可趨化鄰近靜脈Flk-1陽性內(nèi)皮細胞，形成功能性腎小球。血流剪切力、細胞外基質成分異常也在毛細血管袢形成起關鍵作用。在心肌細胞L型鈣通道基因突變體中，斑馬魚心臟功能異常導致血流缺失，腎小球不能形成毛細血管袢結構。內(nèi)皮細胞基質金屬蛋白酶2表達缺失，或體內(nèi)注射金屬蛋白酶抑制劑同樣導致毛細血管袢結構異常。

蛋白尿和腎病綜合征動物模型在腎小球疾病發(fā)病機制和篩選靶向治療藥物的研究中必不可少。阿霉素和嘌呤霉素腎病小/大鼠模型是經(jīng)典的嚙齒類腎病模型。研究人員試圖用阿霉素和嘌呤霉素作用斑馬魚腎臟，觀察其對斑馬魚腎臟的影響。由于高劑量阿霉素有心臟毒性，Zennaro等[9]用低濃度阿霉素(10～20 μmol/L)作用9hpf斑馬魚胚胎48h，胚胎出現(xiàn)心包水腫，足細胞nephrin、WT1的表達減少，電鏡下足突融合，70 kD葡聚糖排出率增出，顯示腎小球濾過膜損傷。但上文已提到，前腎在80hpf才發(fā)育成熟，Zennaro等[9]的研究反映了阿霉素對腎臟發(fā)育的影響，我們的實驗顯示低濃度阿霉素(10～20 μmol/L)對80hpf的斑馬魚前腎功能沒有影響。

Hentschel等[10]注射250～350 mg/kg氨基核苷嘌呤霉素于80hpf斑馬魚胚胎的心臟靜脈竇，胚胎在注射后18h(18 dpi)即出現(xiàn)心包和眼周水腫，并隨著時間的延長進一步加重，伴足突融合。腎小球對熒光標記70 kD 葡聚糖(dextran)排除實驗顯示，嘌呤霉素能夠加速血管內(nèi)70 kD dextran的排除，注射后24h時，心臟和視網(wǎng)膜血管內(nèi)的熒光信號較正常對照顯著減弱，同時近端腎小管出現(xiàn)熒光信號的聚集。但嘌呤霉素模型需將1～5 nl藥物注入斑馬魚胚胎心臟，藥物劑量不易控制，對胚胎損傷性大。

足細胞是維持腎小球濾過膜結構和功能完整的主要細胞之一，足細胞損傷與蛋白尿水平和腎小球硬化密切相關。Zhou等[11]和Huang等[12]構建了可誘導性損傷足細胞的轉基因斑馬魚模型(pod:NTR-mCherry)，該轉基因斑馬魚足細胞上高表達硝基還原酶(pod:NTR-mCherry)，在含有甲硝唑(MTZ)的溶液中時，硝基還原酶將甲硝唑的硝基還原為具有細胞毒性的氨基代謝物，特異性誘導表達硝基還原酶的足細胞損傷，斑馬魚出現(xiàn)嚴重足突融合，足細胞凋亡，隨著腎小球濾過屏障破壞，斑馬魚出現(xiàn)蛋白尿，眼周和心包水腫。這些表型與足細胞損傷的嚙齒類動物模型和人類腎病綜合征患者表型高度一致，進一步支持了斑馬魚作為腎病動物模型的有效性。斑馬魚循環(huán)中不含白蛋白，Zhou等[11]建立了肝臟特異性表達維生素D結合蛋白(VDBP)轉基因斑馬魚(l-fabp:VDBP-GFP)模型，使肝細胞特異性表達分泌VDBP。VDBP與白蛋白有相同的肝臟合成模式，分子量和電荷與白蛋白也相似，該轉基因模型可用于腎小球屏障功能和蛋白尿測定與評估。

應用podocin啟動子驅動的轉錄激活蛋白/上游激活序列(Gal4/OAS)系統(tǒng)，我們在斑馬魚足細胞上特異性高表達生長抑制與DNA損傷基因45b(gadd45ba/b)，利用足細胞可誘導性斑馬魚損傷模型和VDBP轉基因斑馬魚，發(fā)現(xiàn)足細胞上高表達gadd45b能夠顯著加重MTZ誘導的足細胞損傷，gadd45ba/b轉基因魚的眼周和心包水腫發(fā)生率、蛋白尿水平均顯著高于野生型斑馬魚,電鏡下足突融合顯著?；钚詂aspase3染色結果顯示，gadd45b轉基因魚發(fā)生凋亡的足細胞數(shù)顯著高于非轉基因魚。Morpholino抑制斑馬魚gadd45ba/b基因表達，則MTZ誘導的斑馬魚水腫發(fā)生率和蛋白尿水平顯著降低[13]。

Gee等[14]應用外顯子測序和純合子定位技術(homozygosity mapping and whole-exome sequencing)發(fā)現(xiàn)上皮膜蛋白2突變(EMP2)單基因突變可致腎病綜合征。Wan等[15]應用基因組編輯核酸酶TALEN技術在對斑馬魚EMP2突變體的研究中，發(fā)現(xiàn)emp2缺失可上調(diào)腎小球內(nèi)窖蛋白1(Caveolin-1)的表達，并加重MTZ誘導的NTR轉基因魚的損傷。在足細胞上特異性高表達窖蛋白1，能夠重現(xiàn)emp2斑馬魚突變體的表型，激素類藥物能減少Caveolin-1基因在足細胞中的表達，進而改善emp2突變體中足細胞損傷和蛋白尿。提示Caveolin-1基因可能是一個新的治療腎病綜合征和足細胞損傷的藥物靶點。

在組學時代，腎小球濾過屏障功能或蛋白尿發(fā)生相關的基因不斷被發(fā)現(xiàn)。通過morpholino瞬時抑制斑馬魚基因表達，研究人員相繼發(fā)現(xiàn)核孔蛋白107(Nucleoporin 107 kD，NUP107)[16]，KANK(KN Motif And Ankyrin Repeat Domains)[17],TMEM234(Transmembrane Protein 234)[18]，鼠雙微體2(Murine double minute-2，MDM2)[19]，發(fā)動蛋白2 (dynamin2)[20]，Rho-GTPase 結合蛋白 IQGAP2(IQ Motif Containing GTPase Activating Protein 2)[21]，載脂蛋白L1(APOL1)[22]，ADCK4(AarF Domain Containing Kinase 4)[23]，ARHGDIA[Rho GDP Dissociation Inhibitor (GDI) Alpha][24]，F(xiàn)an1(FANCD2/FANCI-Associated Nuclease 1)等基因缺失可模擬人類腎病表型。Morpholino的結果還需要在斑馬魚基因突變體中進一步驗證，Sanger 斑馬魚基因組突變計劃顯示，只有約20% morpholino表型可在突變體中得到證實[25]。得益于CRISPR/Cas9等基因組編輯技術的進步，研究人員能夠更加迅速且準確地編輯基因靶標，上述應用顯示斑馬魚模型是強大的高通量基因功能篩選評價平臺。

斑馬魚在AKI和腎臟再生研究中的應用

AKI是一種常見的臨床綜合征。Hentschel等[26]首次建立了斑馬魚AKI模型，應用慶大霉素或順鉑注射50hpf或72hpf的斑馬魚胚胎的心臟靜脈竇，可劑量依賴性誘導斑馬魚模型出現(xiàn)眼周和心包水腫，腎小球和腎小管擴張，隨后脫落的上皮細胞堵塞管腔，造成梗阻；超微結構可觀察到腎小管上皮細胞內(nèi)溶酶體增加，這是氨基糖甙類藥物腎損傷的典型病理特征。在慶大霉素腎損傷斑馬魚血管內(nèi)注入菊粉或10 kD熒光素標記葡聚糖，可發(fā)現(xiàn)斑馬魚菊粉清除率和近端腎小管重吸收葡聚糖能力明顯減弱，慶大霉素誘導的上述斑馬魚腎損傷表型與人AKI的臨床表現(xiàn)相似。

Kramer-Zucker等[27]用尖頭鑷物理壓迫斑馬魚泄殖腔，觀察機械性梗阻對斑馬魚胚胎腎小管損傷作用，腎小管液流受阻后，30 min內(nèi)腎囊腫形成，囊性擴張的腎小管和腎導管恰位于機械阻塞點前端。進一步的工作顯示，這類阻塞性囊腫的形成和纖毛擺動率增加與foxj1a基因表達升高有關。foxj1a作為FOX家族的成員之一，其編碼的轉錄因子在纖毛生成的調(diào)控中發(fā)揮重要作用，在形成囊腫的局部腎小管上皮細胞中，可檢測到foxj1a的表達上調(diào)。

Johnson等[28]利用激光燒蝕法建立斑馬魚AKI模型。熒光標記的低分子葡聚糖注入斑馬魚胚胎后，被近端腎小管上皮細胞通過內(nèi)吞作用吸收，由于斑馬魚胚胎的光學透明性，通過熒光顯像，可在顯微鏡下定位近端小管上皮細胞，通過脈沖式激光系統(tǒng)，針對性地對一側腎單位的上皮細胞進行消融，對側完好的腎單位可以作為損傷對照，同時也保留了部分腎功能，對胚胎的損傷小。

目前，人們對AKI損傷后腎單位再生情況所知甚少。腎損傷分子1(KIM-1)是T細胞免疫球蛋白及黏蛋白域分子4(TIMD4)和甲型肝炎病毒的膜受體，在急性和慢性腎損傷情況下，近曲小管KIM-1表達上調(diào)。斑馬魚的KIM家族包含KIM-1，KIM-3和KIM-4。Yin等[29]研究顯示，持續(xù)的KIM-1表達可通過mTOR通路導致斑馬魚慢性腎損害。慶大霉素誘導的斑馬魚腎臟急性損傷中，KIM-1表達明顯上調(diào)，并且伴斑馬魚的生長抑制，斑馬魚腎小管組成型或誘導性表達Kim-1可致小管刷狀緣脫落，GFR降低，心包水腫，魚生長減緩和死亡率增加。由于KIM-1表達可激活哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)通路，研究人員應用雷帕霉素抑制mTOR信號通路可明顯提高斑馬魚模型的生存率。

視黃酸已應用于AKI模型的治療，可減組織損傷和纖維化，但具體機制不明，Chiba等[30]發(fā)現(xiàn)在小鼠和斑馬魚AKI模型中，視黃酸信號通路被激活，激活的視黃酸信號可影響M1和M2型巨噬細胞平衡。M1型巨噬細胞參與促炎反應，且在宿主防御細菌和病毒感染中發(fā)揮核心作用。M2巨噬細胞與抗炎反應、組織重構、纖維化及腫瘤疾病發(fā)展相關。AKI后局部視黃酸表達上調(diào)可抑制M1型促炎巨噬細胞，減輕AKI后巨噬細胞依賴的炎性損傷；同時活化M2型巨噬細胞，促進組織修復。因為視黃酸信號在腎臟發(fā)育中起重要作用，而在發(fā)育成熟的腎臟表達量低，這一發(fā)現(xiàn)提示胚胎發(fā)育相關信號通路參與AKI后的組織修復。

斑馬魚在囊性腎病發(fā)病機制及治療中的應用

囊性腎病是最普遍的人類遺傳性疾病之一。常染色體顯性多囊腎(ADPKD)的致病基因有多囊蛋白1(PKDl)和多囊蛋白2(PKD2)。常染色體隱性多囊腎(ARPKD)的致病基因為PKHDJ。這3種基因編碼的蛋白均位于腎小管上皮細胞的初級纖毛內(nèi)，提示纖毛結構、功能異?？赡苁悄夷[形成的共同通路。纖毛是以微管為結構基礎的細胞表面突起。在纖毛的生成階段，軸絲從纖毛的底部向遠端生長，由于纖毛自身沒有合成蛋白的能力，纖毛必須將細胞漿內(nèi)產(chǎn)生的蛋白從纖毛的底部轉運到纖毛的頂部，同時，將細胞生存內(nèi)環(huán)境的外界信息或者物質從纖毛頂部轉運到纖毛的底部，這就使纖毛擁有正向轉運和逆向轉運的功能。纖毛行使雙向轉運功能的物質基礎就是細胞纖毛內(nèi)轉運蛋白(IFT)。IFT表達異常與腎囊腫的發(fā)生密切相關。如IFT46是纖毛轉運體的核心組成部分，參與所有類型纖毛的形成。Lee等[31]用morpholino 抑制斑馬魚ift46表達，可引起斑馬魚身體向腹部彎曲彎曲、腎囊腫，心包水腫和視網(wǎng)膜發(fā)育異常等典型的纖毛病表型，其他類型的IFT，如IFT54[32]，IFT57，IFT81和IFT172等功能異常也可導致相同表型的病變[33]。

在常染色體顯性多囊腎病(ADPKD)中，PKD2基因突變可導致囊性纖維化轉膜傳導調(diào)節(jié)因子(CFTR)激活。CFTR是一個由1 480個氨基酸組成的跨膜蛋白，主要參與膜內(nèi)外氯離子運輸。CFTR介導離子和體液分泌入囊腔，導致囊腫不斷擴大。Roxo-Rosa等[34]應用斑馬魚枯否氏囊(Kupffer’s vesicle)這一在體模型研究PKD2對CFTR的作用?？莘袷夏沂且粋€充滿液體的囊狀器官，內(nèi)襯表達CFTR和多囊蛋白-2的上皮細胞?？莘袷夏以醋跃奂谖惭刻幍谋巢壳膀尲毎?DFCS)，短暫存在于斑馬魚胚胎早期(約14 hpf)，后期發(fā)育成體腔。PKD2 morphant 可使KV體積明顯增大，CTFR抑制劑(ouabain或CFTRinh-172)可以抑制囊腔的擴大，而CTFR激動劑(forskolin和IBMX)則能使囊腔的體積進一步擴大，顯示KV囊腔的擴大依賴于CTFR的活性。這一研究揭示了CTFR在多囊腎進展中的重要作用，同時提出了多囊腎病的體內(nèi)研究模型，由于斑馬魚胚胎的透明性，可實時觀察和測量囊腔的體積，為多囊腎的研究提供了一個潛在的工具。

展 望

斑馬魚腎臟的分子組成、結構和功能與高等哺乳動物后腎高度保守，是連接體外細胞研究模型和傳統(tǒng)的嚙齒類動物模型的“橋梁”。斑馬魚已用于正向和反向遺傳學技術分析影響腎臟發(fā)育和疾病的基因及其功能，還包括藥物篩選等。在組學時代，與腎小球濾過屏障功能或蛋白尿相關的基因不斷被發(fā)現(xiàn)。較之小鼠模型，斑馬魚卵的體外受精可人為控制，斑馬魚卵的基因敲除敲入較小鼠易于操作，適合于多重復雜基因操作以及高通量基因功能篩查，是一種極具前景的動物模型，將在腎臟病發(fā)育、疾病研究和治療藥物的篩選中發(fā)揮重要作用。

1 Boucher RC,Zhou W.Zebrafish Models of podocytopathies∥ZH Liu,JC He.Podocypathy.Contrib Nephrol.Basel:Karger,2014:224-234.

2 Desgrange A,Cereghini S.Nephron Patterning:Lessons from Xenopus,Zebrafish,and Mouse Studies.Cells,2015,4(3):483-499.

3 Zhou W,Boucher RC,Bollig F,et al.Characterization of mesonephric development and regeneration using transgenic zebrafish.Am J Physiol Renal Physiol,2010,299(5):F1040-1047.

4 McCampbell KK,Wingert RA.New tides:using zebrafish to study renal regeneration.Transl Res,2014,163(2):109-122.

5 Majumdar A,Lun K,Brand M,et al.Zebrafish no isthmus reveals a role for pax2.1 in tubule differentiation and patterning events in the pronephric primordia.Development,2000,127(10):2089-2098.

6 Bedell VM,Person AD,Larson JD,et al.The lineage-specific gene ponzr1 is essential for zebrafish pronephric and pharyngeal arch development.Development,2012,139(4):793-804.

7 Cheng CN,Wingert RA.Nephron proximal tubule patterning and corpuscles of Stannius formation are regulated by the sim1a transcription factor and retinoic acid in zebrafish.Dev Biol,2015,399(1):100-116.

8 de Groh ED,Swanhart LM,Cosentino CC,et al.Inhibition of histone deacetylase expands the renal progenitor cell population.J Am Soc Nephrol,2010,21(5):794-802.

9 Zennaro C,Mariotti M,Carraro M,et al.Podocyte developmental defects caused by adriamycin in zebrafish embryos and larvae:a novel model of glomerular damage.PLoS One,2014,9(5):e98131.

10 Hentschel DM,Mengel M,Boehme L,et al.Rapid screening of glomerular slit diaphragm integrity in larval zebrafish.Am J Physiol Renal Physiol,2007,293(5):F1746-1750.

11 Zhou W,Hildebrandt F.Inducible podocyte injury and proteinuria in transgenic zebrafish.J Am Soc Nephrol,2012,23(6):1039-1047.

12 Huang J,McKee M,Huang HD,et al.A zebrafish model of conditional targeted podocyte ablation and regeneration.Kidney Int,2013,83(6):1193-1200.

13 Chen Z,Wan X,Hou Q,et al.GADD45B mediates podocyte injury in zebrafish by activating the ROS-GADD45B-p38 pathway.Cell Deah Dis,2016,7:e2068.

14 Gee HY,Ashraf S,Wan X,et al.Mutations in EMP2 cause childhood-onset nephrotic syndrome.Am J Hum Genet,2014,94(6):884-890.

15 Wan X,Chen Z,Choi WI,et al.Loss of Epithelial Membrane Protein 2 Aggravates Podocyte Injury via Upregulation of Caveolin-1.J Am Soc Nephrol,2015.

16 Miyake N,Tsukaguchi H,Koshimizu E,et al.Biallelic Mutations in Nuclear Pore Complex Subunit NUP107 Cause Early-Childhood-Onset Steroid-Resistant Nephrotic Syndrome.Am J Hum Genet,2015,97(4):555-566.

17 Gee HY,Zhang F,Ashraf S,et al.KANK deficiency leads to podocyte dysfunction and nephrotic syndrome.J Clin Invest,2015,125(6):2375-2384.

18 Rodriguez PQ,Oddsson A,Ebarasi L,et al.Knockdown of Tmem234 in zebrafish results in proteinuria.Am J Physiol Renal Physiol,2015,309(11):F955-966.

19 Thomasova D,Bruns HA,Kretschmer V,et al.Murine Double Minute-2 Prevents p53-Overactivation-Related Cell Death (Podoptosis) of Podocytes.J Am Soc Nephrol,2015,26(7):1513-1523.

20 Schiffer M,Teng B,Gu C,et al.Pharmacological targeting of actin-dependent dynamin oligomerization ameliorates chronic kidney disease in diverse animal models.Nat Med,2015,21(6):601-609.

21 Sugano Y,Lindenmeyer MT,Auberger I,et al.The Rho-GTPase binding protein IQGAP2 is required for the glomerular filtration barrier.Kidney Int,2015,88(5):1047-1056.

22 Anderson BR,Howell DN,Soldano K,et al.In vivo Modeling Implicates APOL1 in Nephropathy:Evidence for Dominant Negative Effects and Epistasis under Anemic Stress.PLoS Genet,2015,11(7):e1005349.

23 Ashraf S,Gee HY,Woerner S,et al.ADCK4 mutations promote steroid-resistant nephrotic syndrome through CoQ10 biosynthesis disruption.J Clin Invest,2013,123(12):5179-5189.

24 Gee HY,Saisawat P,Ashraf S,et al.ARHGDIA mutations cause nephrotic syndrome via defective RHO GTPase signaling.J Clin Invest,2013,123(8):3243-3253.

25 Kok FO,Shin M,Ni CW,et al.Reverse genetic screening reveals poor correlation between morpholino-induced and mutant phenotypes in zebrafish.Dev Cell,2015,32(1):97-108.

26 Hentschel DM,Park KM,Cilenti L,et al.Acute renal failure in zebrafish:a novel system to study a complex disease.Am J Physiol Renal Physiol,2005,288(5):F923-929.

27 Kramer-Zucker AG,Olale F,Haycraft CJ,et al.Cilia-driven fluid flow in the zebrafish pronephros,brain and Kupffer′s vesicle is required for normal organogenesis.Development,2005,132(8):1907-1921.

28 Johnson CS,Holzemer NF,Wingert RA.Laser ablation of the zebrafish pronephros to study renal epithelial regeneration.J Vis Exp,2011,(54):pii 2845.

29 Yin W,Naini SM,Chen G,et al.Mammalian Target of Rapamycin Mediates Kidney Injury Molecule 1-Dependent Tubule Injury in a Surrogate Model.J Am Soc Nephrol,2015.

30 Chiba T,Skrypnyk NI,Skvarca LB,et al.Retinoic Acid Signaling Coordinates Macrophage-Dependent Injury and Repair after AKI.J Am Soc Nephrol,2015,27(2):495-508.

31 Lee MS,Hwang KS,oH HW,et al.IF T46 plays an essential role in cilia development.Dev Biol,2015,400(2):248-257.

32 Bizet AA,Becker-Heck A,Ryan R,et al.Mutations in TRAF3IP1/IFT54 reveal a new role for IFT proteins in microtubule stabilization.Nat Commun,2015,6:8666.

33 Sun Z,Amsterdam A,Pazour GJ,et al.A genetic screen in zebrafish identifies cilia genes as a principal cause of cystic kidney.Development,2004,131(16):4085-4093.

34 Roxo-Rosa M,Jacinto R,Sampaio P,et al.The zebrafish Kupffer′s vesicle as a model system for the molecular mechanisms by which the lack of Polycystin-2 leads to stimulation of CFTR.Biol Open,2015,4(11):1356-1366.

(本文編輯 青 松 加 則)

Zebrafish as a genetic system for studying kidney development and kidney diseases

CHENZhaohong，LIUZhihong

NationalClinicalResearchCenterofKidneyDiseases,JinlingHospital,NanjingUniversitySchoolofMedicine,Nanjing210016,China

Zebrafish has emerged as a new vertebrate model system for kidney research. Zebrafish kidney is structurally, molecularly and functionally conserved, and the rendering zebrafish is a valuable and relevant model for studying kidney development and diseases. In this paper, the biological characteristics of zebrafish kidney, as well as its potential model for human kidney development and diseases are reviewed. At last, the prospects of zebrafish in functional genomics research are also discussed.

zebrafish nephrogenesis kidney disease podocyte acute kidney disease

10.3969/cndt.j.issn.1006-298X.2016.02.013

國家重點基礎研究發(fā)展計劃(2012CB517606)，國家自然科學基金(81470943)

南京軍區(qū)南京總醫(yī)院腎臟科 國家腎臟疾病臨床醫(yī)學研究中心 全軍腎臟病研究所(南京，210016)

2015-12-14