Klotho蛋白在糖尿病腎病中的研究進展

李 冰,江勇玲

(廣東祈福醫院,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,使得糖尿病在我國的發病率逐年升高。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型糖尿病患者會伴隨血糖的反復波動與病情進展而引發糖尿病腎病,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,糖尿病患者會引發不同程度的微血管損傷及并發癥。糖尿病腎病作為十分常見的糖尿病并發癥,以肢體水腫與蛋白尿等為臨床癥狀。目前臨床認為氧化應激、血管鈣化和內皮功能受損及腎臟的纖維化是加劇糖尿病腎病病情進展,提升治療難度與影響預后質量的重要因素。Klotho蛋白于20世紀90年代末被發現,該基因編碼的蛋白有抗炎、抗氧化、抗纖維和抗腫瘤等效果,被臨床廣泛應用于糖尿病腎病治療和診斷中[2-5]。近年來,關于Klotho蛋白診治糖尿病腎病的報道較多,且對Klotho蛋白的探討已成為臨床研究熱點。

1 Klotho蛋白應用于糖尿病腎病中的抗氧化

正常生理條件下的抗氧化系統與氧化能力之間保持著和諧的關系,氧化應激在受到有害刺激時可因活性氧簇或者活性氮簇的變化而導致機體分子與細胞損傷。糖尿病腎病的發病機制較為復雜,氧化應激被認為是致使腎臟細胞損傷,降低腎功能危險因素之一。隨著臨床對糖尿病腎病和氧化應激研究的深入,目前抗氧化也成為該病治療的新靶點。王小亞[6]等人的研究中,通過探究微小RNA-199a-5p系列表達對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胞損傷過程影響,指出Klotho蛋白上調可以抑制微小RNA-199a-5p表達,以此來保護腎上腺嗜鉻瘤細胞。梁艷[7]等人的研究中,對IgA腎病開展Klotho蛋白臨床意義探討,表示Klotho蛋白會隨著患者的病情加重而降低,且與氧化應激指標SOD和MDA等,以及腎功能指標Scr和BUN等有著較為密切的聯系。上述各研究均對Klotho蛋白影響腎臟氧化應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皮細胞核被膜核苷三磷酸酶,以此來降低細胞內磷的吸收,可有效預防血管鈣化,且其高水平表達還可增加糖尿病腎病患者機體對氧化應激的抵抗。有研究表示,Klotho蛋白水平升高能減少活性氧的產生,抑制腎臟細胞氧化應激反應,在對大鼠開展研究后,指出上調Klotho表達和下調FGF23表達可以有減輕大鼠靜脈橋血管氧化應激反應來抑制血管內膜增生[9]。

2 Klotho蛋白預防血管鈣化

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。作為脂質在動脈管壁中的異常沉積,很容易導致血管脆性增加,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,鈣鹽沉積于動脈壁,可加劇動脈粥樣硬化進度,而血管平滑肌細胞向骨樣細胞表型轉變也是較為常見的因素。有研究指出,血清sclerostin、Klotho蛋白與MHD患者的血管鈣化有關,血清sclerostin蛋白為維持性血液透析患者血管鈣化的獨立危險因素,而血清Klotho蛋白為維持性血液透析患者血管鈣化的獨立保護因素[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生頸動脈鈣化的獨立危險因素。以上研究均對Klotho蛋白預防糖尿病腎病產生血管鈣化的應用價值做出了有效的闡釋。李慧[12]等人的研究指出,在調節FGF23/Klotho信號通路中,可以提高Klotho蛋白和血鈣水平,經改善鈣磷代謝紊亂,來預防阻止血管鈣化進度。牟洪賓[13]等人的研究中,同樣對FGF23和Klotho蛋白進行分析,同時聯合脂蛋白相關磷脂酶A2,表示Klotho蛋白與炎性因子及血磷呈負相關。抗衰老蛋白Klotho在影響血管平滑肌細胞增殖和遷移、以及緩解炎癥中起著重要作用。在大鼠的血管平滑肌細胞中,重組外源性Klotho,可基于調節NF-κB p65通路調節BAG3表達,影響血管緊張素Ⅱ來有效遏制血管平滑肌細胞的增殖與遷移。魏建行[14]等人的研究表示,RNA干擾Klotho可促進人主動脈血管平滑肌細胞增殖、遷移以及氧化應激水平增加,指出Klotho可作為防治動脈硬化的全新靶點。劉海軍[15]等人則對klotho通過Wnt/β-catenin通路可以抑制高磷誘導的人主動脈平滑肌鈣化進行了報道。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,同時抑制平滑肌細胞對磷的攝取。

3 Klotho蛋白穩定內皮功能

內皮功能紊亂是造成糖尿病腎病的主要因素之一。在高血糖水平反復表達下,可導致糖尿病患者全身微血管受損,并引發內皮損傷,這是微血管并發癥發作因素之一。血管內皮生長因子可調節血管通透性,同時促進血管新生并維持血管功能的作用。內皮祖細胞可有效修復血管損傷,旁分泌和分化是可影響并介導該細胞促進血管生成的主要機制。有研究表示,Klotho蛋白具有促進血管生成的作用[16]。幸世峰[17]等人的研究指出,Klotho蛋白可以經調控磷代謝來維持組織工程血管的長期通暢,可以促進內皮祖細胞的旁分泌和分化,誘導血管生成和促進損傷內皮的修復。Klotho對內皮細胞生物學行為予以重塑,經自噬的“自我清除”機制來減少機體受損細胞器,同時清除異常蛋白,降低氧化應激水平,預防內皮細胞衰老[18]。Li Peng[19]等人的研究對Beclin 1/Bcl-2復合物的自噬活性調節予以探討,表示Klotho可以通過破壞beclin 1/Bcl2相互作用和增強自噬來部分保護腎臟。另外,毛琦等人的研究還指出胰島素/胰島素樣生長因子1通路可以影響Klotho自噬水平。目前臨床普遍認為Klotho蛋白可作為一種血管保護蛋白,并基于自身自噬機制,來維持內皮組織的穩定,改善內皮功能[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,說明腎臟功能呈逐步喪失態勢,也提示著病情較為嚴重[20-21]。轉化生長因子-β1信號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,早期生長反應因子1在腎臟多種細胞中表達,可與轉化生長因子-β1的啟動子結合激活轉化生長因子-β1轉錄,且轉化生長因子-β1還會經Smad3信號通路上調早期生長反應因子1的表達,形成一個正反饋環。Klotho常見表達于腎小管上皮細胞中,可競爭性地結合轉化生長因子-β1受體,抑制轉化生長因子-β1/Smads信號通路,降低早期生長反應因子1表達水平,繼進而發揮拮抗腎臟纖維化、延緩病情進展的作用。據有關研究指出,Klotho通過抑制胰島素下游IRS-1/PI3K/AKT信號通路,來緩解腎臟的纖維化[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性。另外,Wnt/PCP和Wnt/Ca2+信號傳導對糖尿病腎病腎組織纖維化發展至關重要的作用。李珊珊[24]的報道指出,Klotho可以抑制Wnt信號轉導,作為Wnt/β-catenin信號的負性調節劑,在抑制Wnt/β-catenin信號通路的轉導下,利于減少了細胞外基質的沉積。

5 Klotho蛋白抗炎抗衰老

Klotho蛋白作為一種抗衰老蛋白質,在人體大腦和血液中循環。當Klotho蛋白過度表達時,延長人類和小鼠的壽命。Klotho蛋白可以經抑制NF-κB活化和炎癥細胞因子的產生來響應TNF-α,對腎細胞具有抗炎和保護作用。TNF-α可降低Klotho蛋白的表達并導致腎組織纖維化,Klotho蛋白抑制TNF-α表達和TNF-α誘導的許多炎癥相關分子的產生,Klotho蛋白還可以抑制NF-κB向細胞核的易位,降低其DNA結合活性,并阻斷TNF-α誘導的磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)途徑的啟動。以此來抑制了凋亡胰腺細胞的丟失,保護腎臟細胞。對α-klotho蛋白可保護神經膠質細胞免受炎癥和死亡的病理過程予以了證明,經檢測可觸發各種細胞類型中促炎細胞因子的釋放來引起急性炎癥反應的脂多糖,指出α-klotho蛋白可適度逆轉炎癥誘導分泌,經抵抗神經炎癥來發揮抗衰老作用。

6 小結

糖尿病腎病有著較高的發病率,該病具有難以自愈和需要長期治療等特點,故尋找新的治療靶點十分重要。Klotho蛋白具有抗氧化、穩定內皮血管功能,阻礙血管鈣化和腎臟纖維化,以及抗炎和保護腎細胞及延緩衰老的作用,可作為糖尿病腎病的治療新靶點。