グルココルチコイドと血清およびグルココルチコイド誘導性キナーゼ1は、在来腸におけるCFTRの強力な調節因子である：ストレス誘発性下痢の意味合い

Glucocorticoids and serum- and glucocorticoid-inducible kinase 1 are potent regulators of CFTR in the native intestine: implications for stress-induced diarrhea.

• Md Kaimul Ahsan
• Leandra Figueroa-Hall
• Vanessa Baratta
• Rolando Garcia-Milian
• TuKiet T Lam
• Kazi Hoque
• Pedro J Salas
• Nadia A Ameen

抄録

非ゲノムグルココルチコイド（GC）および血清・グルココルチコイド誘導性キナーゼ1（SGK1）シグナルはイオン輸送を制御しているが、腸内でのCFTRの研究は行われていない。本研究では、GC、SGK1、ホスファチジルイノシトール3-キナーゼ(PI3K)キナーゼのシグナル伝達と、GCのmRNA、タンパク質、表面発現、環状グアノシン一リン酸(cGMP)誘発性下痢に対する役割を、ネイティブ腸内におけるCFTRイオン輸送について検討した。ラットをデキサメタゾン（DEXA; 2 mg/kg ip）またはDMSOで1,4,24時間処理し、環状アデノシン一リン酸（cAMP）活性化イオン輸送をSGK1およびPI3K阻害剤の有無にかかわらず調べた。SGK1、phosphoinositide-dependent kinase 1、およびAktキナーゼのリン酸化は、リン酸化特異的抗体を用いたイムノブロットにより確認した。組織溶解物を質量分析法で分析した。CFTRおよびSGK1 mRNAを定量PCRにより測定した。総および表面CFTRタンパク質の変化を決定した。cGMPで活性化されたCFTRイオン輸送におけるGCの役割を調べた。GCはSGK1とPI3KシグナルによるCFTRイオン輸送を相乗的に増加させ、SGK1またはCFTR mRNAを変化させることなくCFTRタンパク質を増加させた。GCは4時間後に最高レベルのCFTRタンパク質を誘導したが、これは表面CFTRの顕著な増加と関連しており、ユビキチンリガーゼの神経前駆細胞発現低下4-like (Nedd4-2)および14-3-3εのリン酸化と関連しており、これらの表面保持および安定性における役割を支持するものであった。また、CFTR, Nedd4-2, 14-3-3εの共沈法により、この複合体がSGKとAkt経路のエフェクターとして機能している可能性が示唆された。質量分析により、関連するタンパク質のリン酸化ペプチドが同定された。GC-SGK1は腸内のCFTRを強力に制御しており、下痢性疾患に関与している。本研究は、グルココルチコイド、血清およびグルココルチコイド誘導性キナーゼ1、非ゲノムキナーゼシグナル伝達のメカニズムをネイティブ腸内で検討した初めての研究である。その結果、ストレス誘発性下痢症の治療ターゲットとなる経路のユニークで薬効のある腸内特異的な因子を同定した。

Nongenomic glucocorticoid (GC) and serum- and glucocorticoid-inducible kinase 1 (SGK1) signaling regulate ion transport, but CFTR has not been investigated in the intestine. We examined GC, SGK1, and phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) kinase signaling of CFTR ion transport in native intestine and the role of GCs on mRNA, protein, surface expression, and cyclic guanosine monophosphate (cGMP)-elicited diarrhea. Rats were treated with dexamethasone (DEXA; 2 mg/kg ip) or DMSO for 1, 4, and 24 h. Cyclic adenosine monophosphate (cAMP)-activated ion transport was examined in the presence or absence of SGK1 and PI3K inhibitors. Phosphorylation of SGK1, phosphoinositide-dependent kinase 1, and Akt kinases was confirmed by immunoblots using phosphor-specific antibodies. Tissue lysates were analyzed by mass spectrometry. CFTR and SGK1 mRNA were measured by quantitative PCR. Changes in total and surface CFTR protein were determined. The role of GC in cGMP-activated CFTR ion transport was examined. GC synergistically increased CFTR ion transport by SGK1 and PI3K signaling and increased CFTR protein without altering SGK1 or CFTR mRNA. GC induced highest levels of CFTR protein at 4 h that were associated with marked increase in surface CFTR, phosphorylation of the ubiquitin ligase neural precursor cell expressed developmentally downregulated 4-like (Nedd4-2), and 14-3-3ε, supporting their roles in surface retention and stability. Coimmunoprecipitation of CFTR, Nedd4-2, and 14-3-3ε indicated that assembly of this complex is a likely effector of the SGK and Akt pathways. Mass spectrometry identified phosphorylated peptides in relevant proteins. GC-SGK1 potently regulates CFTR in the intestine and is implicated in diarrheal disease. This is the first study to examine the mechanisms of glucocorticoid, serum- and glucocorticoid-inducible kinase 1, and nongenomic kinase signaling of CFTR in the native intestine. We identified unique and druggable intestine-specific factors of the pathway that are targets for treating stress-induced diarrhea.