Klotho蛋白在糖尿病腎病中的研究進(jìn)展

李 冰,江勇玲

(廣東祈福醫(yī)院,廣東 廣州 511400)

隨著人們生活方式的改變、遺傳等多因素的影響,使得糖尿病在我國(guó)的發(fā)病率逐年升高。有研究表示,2021年全球有537.11億人(占全球人口的78.3%)患有糖尿病,大約50%的2型糖尿病患者會(huì)伴隨血糖的反復(fù)波動(dòng)與病情進(jìn)展而引發(fā)糖尿病腎病,該病是慢性腎病和終末期腎病的主要原因[1]。在胰島素抵抗與代謝異常并合并高血糖的情況下,糖尿病患者會(huì)引發(fā)不同程度的微血管損傷及并發(fā)癥。糖尿病腎病作為十分常見(jiàn)的糖尿病并發(fā)癥,以肢體水腫與蛋白尿等為臨床癥狀。目前臨床認(rèn)為氧化應(yīng)激、血管鈣化和內(nèi)皮功能受損及腎臟的纖維化是加劇糖尿病腎病病情進(jìn)展,提升治療難度與影響預(yù)后質(zhì)量的重要因素。Klotho蛋白于20世紀(jì)90年代末被發(fā)現(xiàn),該基因編碼的蛋白有抗炎、抗氧化、抗纖維和抗腫瘤等效果,被臨床廣泛應(yīng)用于糖尿病腎病治療和診斷中[2-5]。近年來(lái),關(guān)于Klotho蛋白診治糖尿病腎病的報(bào)道較多,且對(duì)Klotho蛋白的探討已成為臨床研究熱點(diǎn)。

1 Klotho蛋白應(yīng)用于糖尿病腎病中的抗氧化

正常生理?xiàng)l件下的抗氧化系統(tǒng)與氧化能力之間保持著和諧的關(guān)系,氧化應(yīng)激在受到有害刺激時(shí)可因活性氧簇或者活性氮簇的變化而導(dǎo)致機(jī)體分子與細(xì)胞損傷。糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜,氧化應(yīng)激被認(rèn)為是致使腎臟細(xì)胞損傷,降低腎功能危險(xiǎn)因素之一。隨著臨床對(duì)糖尿病腎病和氧化應(yīng)激研究的深入,目前抗氧化也成為該病治療的新靶點(diǎn)。王小亞[6]等人的研究中,通過(guò)探究微小RNA-199a-5p系列表達(dá)對(duì)腦缺血再灌注損傷大鼠型氧-葡萄糖剝奪/再灌注引起的腎上腺嗜鉻瘤細(xì)胞損傷過(guò)程影響,指出Klotho蛋白上調(diào)可以抑制微小RNA-199a-5p表達(dá),以此來(lái)保護(hù)腎上腺嗜鉻瘤細(xì)胞。梁艷[7]等人的研究中,對(duì)IgA腎病開(kāi)展Klotho蛋白臨床意義探討,表示Klotho蛋白會(huì)隨著患者的病情加重而降低,且與氧化應(yīng)激指標(biāo)SOD和MDA等,以及腎功能指標(biāo)Scr和BUN等有著較為密切的聯(lián)系。上述各研究均對(duì)Klotho蛋白影響腎臟氧化應(yīng)激方面的作用做出了一定的闡釋。劉偉霞[8]等人的研究指出,Klotho蛋白可在滅活血管內(nèi)皮細(xì)胞核被膜核苷三磷酸酶,以此來(lái)降低細(xì)胞內(nèi)磷的吸收,可有效預(yù)防血管鈣化,且其高水平表達(dá)還可增加糖尿病腎病患者機(jī)體對(duì)氧化應(yīng)激的抵抗。有研究表示,Klotho蛋白水平升高能減少活性氧的產(chǎn)生,抑制腎臟細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng),在對(duì)大鼠開(kāi)展研究后,指出上調(diào)Klotho表達(dá)和下調(diào)FGF23表達(dá)可以有減輕大鼠靜脈橋血管氧化應(yīng)激反應(yīng)來(lái)抑制血管內(nèi)膜增生[9]。

2 Klotho蛋白預(yù)防血管鈣化

血管鈣化是高血壓和糖尿病及血管損傷患者的共同病理表現(xiàn)。作為脂質(zhì)在動(dòng)脈管壁中的異常沉積,很容易導(dǎo)致血管脆性增加,造成血管閉塞和靶器官缺血缺氧。糖尿病腎病引起血管鈣化的原因可能與鈣磷代謝紊亂有關(guān),鈣鹽沉積于動(dòng)脈壁,可加劇動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)度,而血管平滑肌細(xì)胞向骨樣細(xì)胞表型轉(zhuǎn)變也是較為常見(jiàn)的因素。有研究指出,血清sclerostin、Klotho蛋白與MHD患者的血管鈣化有關(guān),血清sclerostin蛋白為維持性血液透析患者血管鈣化的獨(dú)立危險(xiǎn)因素,而血清Klotho蛋白為維持性血液透析患者血管鈣化的獨(dú)立保護(hù)因素[10]。閆燕[11]等人的研究中,指出β-Klotho濃度是糖尿病腎病維持性血液透析患者發(fā)生頸動(dòng)脈鈣化的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。以上研究均對(duì)Klotho蛋白預(yù)防糖尿病腎病產(chǎn)生血管鈣化的應(yīng)用價(jià)值做出了有效的闡釋。李慧[12]等人的研究指出,在調(diào)節(jié)FGF23/Klotho信號(hào)通路中,可以提高Klotho蛋白和血鈣水平,經(jīng)改善鈣磷代謝紊亂,來(lái)預(yù)防阻止血管鈣化進(jìn)度。牟洪賓[13]等人的研究中,同樣對(duì)FGF23和Klotho蛋白進(jìn)行分析,同時(shí)聯(lián)合脂蛋白相關(guān)磷脂酶A2,表示Klotho蛋白與炎性因子及血磷呈負(fù)相關(guān)。抗衰老蛋白Klotho在影響血管平滑肌細(xì)胞增殖和遷移、以及緩解炎癥中起著重要作用。在大鼠的血管平滑肌細(xì)胞中,重組外源性Klotho,可基于調(diào)節(jié)NF-κB p65通路調(diào)節(jié)BAG3表達(dá),影響血管緊張素Ⅱ來(lái)有效遏制血管平滑肌細(xì)胞的增殖與遷移。魏建行[14]等人的研究表示,RNA干擾Klotho可促進(jìn)人主動(dòng)脈血管平滑肌細(xì)胞增殖、遷移以及氧化應(yīng)激水平增加,指出Klotho可作為防治動(dòng)脈硬化的全新靶點(diǎn)。劉海軍[15]等人則對(duì)klotho通過(guò)Wnt/β-catenin通路可以抑制高磷誘導(dǎo)的人主動(dòng)脈平滑肌鈣化進(jìn)行了報(bào)道。Klotho蛋白減輕糖尿病腎病患者的作用途徑主要包括:延緩病程,維持腎功能,維持正常血磷水平,同時(shí)抑制平滑肌細(xì)胞對(duì)磷的攝取。

3 Klotho蛋白穩(wěn)定內(nèi)皮功能

內(nèi)皮功能紊亂是造成糖尿病腎病的主要因素之一。在高血糖水平反復(fù)表達(dá)下,可導(dǎo)致糖尿病患者全身微血管受損,并引發(fā)內(nèi)皮損傷,這是微血管并發(fā)癥發(fā)作因素之一。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子可調(diào)節(jié)血管通透性,同時(shí)促進(jìn)血管新生并維持血管功能的作用。內(nèi)皮祖細(xì)胞可有效修復(fù)血管損傷,旁分泌和分化是可影響并介導(dǎo)該細(xì)胞促進(jìn)血管生成的主要機(jī)制。有研究表示,Klotho蛋白具有促進(jìn)血管生成的作用[16]。幸世峰[17]等人的研究指出,Klotho蛋白可以經(jīng)調(diào)控磷代謝來(lái)維持組織工程血管的長(zhǎng)期通暢,可以促進(jìn)內(nèi)皮祖細(xì)胞的旁分泌和分化,誘導(dǎo)血管生成和促進(jìn)損傷內(nèi)皮的修復(fù)。Klotho對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞生物學(xué)行為予以重塑,經(jīng)自噬的“自我清除”機(jī)制來(lái)減少機(jī)體受損細(xì)胞器,同時(shí)清除異常蛋白,降低氧化應(yīng)激水平,預(yù)防內(nèi)皮細(xì)胞衰老[18]。Li Peng[19]等人的研究對(duì)Beclin 1/Bcl-2復(fù)合物的自噬活性調(diào)節(jié)予以探討,表示Klotho可以通過(guò)破壞beclin 1/Bcl2相互作用和增強(qiáng)自噬來(lái)部分保護(hù)腎臟。另外,毛琦等人的研究還指出胰島素/胰島素樣生長(zhǎng)因子1通路可以影響Klotho自噬水平。目前臨床普遍認(rèn)為Klotho蛋白可作為一種血管保護(hù)蛋白,并基于自身自噬機(jī)制,來(lái)維持內(nèi)皮組織的穩(wěn)定,改善內(nèi)皮功能[18]。

4 Klotho蛋白延緩腎臟纖維化

腎臟纖維化由纖維組織的增生所引起,說(shuō)明腎臟功能呈逐步喪失態(tài)勢(shì),也提示著病情較為嚴(yán)重[20-21]。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1信號(hào)通路的激活容易造成糖尿病腎病腎臟纖維化。王嵐[22]等人的研究指出,早期生長(zhǎng)反應(yīng)因子1在腎臟多種細(xì)胞中表達(dá),可與轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1的啟動(dòng)子結(jié)合激活轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1轉(zhuǎn)錄,且轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1還會(huì)經(jīng)Smad3信號(hào)通路上調(diào)早期生長(zhǎng)反應(yīng)因子1的表達(dá),形成一個(gè)正反饋環(huán)。Klotho常見(jiàn)表達(dá)于腎小管上皮細(xì)胞中,可競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1受體,抑制轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1/Smads信號(hào)通路,降低早期生長(zhǎng)反應(yīng)因子1表達(dá)水平,繼進(jìn)而發(fā)揮拮抗腎臟纖維化、延緩病情進(jìn)展的作用。據(jù)有關(guān)研究指出,Klotho通過(guò)抑制胰島素下游IRS-1/PI3K/AKT信號(hào)通路,來(lái)緩解腎臟的纖維化[23]。劉碩[23]等人的研究,血清Klotho蛋白可以影響透析患者殘余腎功能的獨(dú)立因素,且Klotho蛋白水平與患者殘余腎功能、IPTH、FGF-23、鈣和磷水平存在相關(guān)性。另外,Wnt/PCP和Wnt/Ca2+信號(hào)傳導(dǎo)對(duì)糖尿病腎病腎組織纖維化發(fā)展至關(guān)重要的作用。李珊珊[24]的報(bào)道指出,Klotho可以抑制Wnt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),作為Wnt/β-catenin信號(hào)的負(fù)性調(diào)節(jié)劑,在抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)下,利于減少了細(xì)胞外基質(zhì)的沉積。

5 Klotho蛋白抗炎抗衰老

Klotho蛋白作為一種抗衰老蛋白質(zhì),在人體大腦和血液中循環(huán)。當(dāng)Klotho蛋白過(guò)度表達(dá)時(shí),延長(zhǎng)人類(lèi)和小鼠的壽命。Klotho蛋白可以經(jīng)抑制NF-κB活化和炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生來(lái)響應(yīng)TNF-α,對(duì)腎細(xì)胞具有抗炎和保護(hù)作用。TNF-α可降低Klotho蛋白的表達(dá)并導(dǎo)致腎組織纖維化,Klotho蛋白抑制TNF-α表達(dá)和TNF-α誘導(dǎo)的許多炎癥相關(guān)分子的產(chǎn)生,Klotho蛋白還可以抑制NF-κB向細(xì)胞核的易位,降低其DNA結(jié)合活性,并阻斷TNF-α誘導(dǎo)的磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)途徑的啟動(dòng)。以此來(lái)抑制了凋亡胰腺細(xì)胞的丟失,保護(hù)腎臟細(xì)胞。對(duì)α-klotho蛋白可保護(hù)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞免受炎癥和死亡的病理過(guò)程予以了證明,經(jīng)檢測(cè)可觸發(fā)各種細(xì)胞類(lèi)型中促炎細(xì)胞因子的釋放來(lái)引起急性炎癥反應(yīng)的脂多糖,指出α-klotho蛋白可適度逆轉(zhuǎn)炎癥誘導(dǎo)分泌,經(jīng)抵抗神經(jīng)炎癥來(lái)發(fā)揮抗衰老作用。

6 小結(jié)

糖尿病腎病有著較高的發(fā)病率,該病具有難以自愈和需要長(zhǎng)期治療等特點(diǎn),故尋找新的治療靶點(diǎn)十分重要。Klotho蛋白具有抗氧化、穩(wěn)定內(nèi)皮血管功能,阻礙血管鈣化和腎臟纖維化,以及抗炎和保護(hù)腎細(xì)胞及延緩衰老的作用,可作為糖尿病腎病的治療新靶點(diǎn)。