葡萄糖調節蛋白75 在糖尿病腎病發生、發展機制中的作用研究進展

羅婷，黃帥帥，岑東

糖尿病腎病（DN）是引起終末期腎功能衰竭的主要病因之一，且會顯著增加心腦血管疾病的發病率和病死率[1]。根據國際糖尿病聯合會預測，到2045年全世界糖尿病患者人數將達到7 億人，其中30%～40%患者將發展為DN[2]。研究發現，DN 發病機制涉及遺傳、代謝組學以及血流動力學等多因素的復雜相互作用，從而引起糖脂代謝紊亂、氧化應激、腎素-血管緊張素系統等改變[3]。現發現，線粒體和線粒體相關內質網膜（mitochondria associated endoplasmic reticulum membrane，MAM）參與DN 發生、發展進程，而葡萄糖調節蛋白75（glucose regulated protein 75，GRP75）作為線粒體和MAM 中重要的共定位蛋白，研究其信號傳導途徑，將有助于闡明DN發生發展分子機制，為DN預防與治療提供新思路[4-5]，現報道如下。

1 GRP75 的定位與功能

1.1 GRP75 與線粒體 GRP75 全稱為75 kDa葡萄糖調節蛋白，屬于HSP70 熱休克蛋白家族成員，主要定位于線粒體基質。在哺乳動物中涉及多種生物學功能，包括線粒體蛋白的導入和折疊、線粒體生物合成、抵抗各種應激反應等[4]。大部分來自核基因編碼的蛋白需要在GRP75 的協助下轉運進入到線粒體內部，并幫助其折疊形成正確的空間構象和參與后續組裝過程。另外，GRP75 可通過ATP 依賴的蛋白酶對受損或錯誤折疊的蛋白質進行水解清除[5]。GRP75 作為線粒體質量控制系統關鍵蛋白，在正常生理狀態下，充當著機體的保護因子，維持著線粒體質量系統的動態平衡。研究發現，在神經退行性疾病帕金森病中，GRP75 對維持神經元細胞穩態和活性發揮著重要作用，可及時修復錯誤折疊的蛋白質，降解無效蛋白質，清除無效蛋白質積累，從而減緩氧化應激過度激活而導致的機體損傷[6]。但是在乳腺癌、結腸癌及非小細胞型肺癌等惡性腫瘤中，GRP75 表達水平與腫瘤進展呈正相關[7-8]。Elwakeel等[9]研究表明，GRP75 與P53 相互作用后，通過阻斷P53 介導的細胞凋亡、細胞周期阻滯途徑，加速腫瘤細胞的生長與遷移。Liu 等[10]在肝癌研究中還發現，肝癌細胞高表達GRP75 與四膜蛋白CD151，兩者互相結合形成GRP75/CD151 復合物，可穩定CD151依賴性跨膜超家族復合體的結構性，促進肝癌的轉移和侵襲并影響其預后效果。

1.2 GRP75 與MAM MAM 又稱內質網-線粒體聯絡區，是細胞內部分內質網膜和線粒體外膜之間存在緊密物理連接而形成的一種特化的、類突觸樣結構，在細胞中發揮著重要的功能和作用。MAM 上多種內質網及線粒體相關蛋白相互作用構成蛋白復合物，參與維持MAM 結構及功能的完整性。作為耦聯內質網與線粒體之間的一個動態結構域，參與調節和協調多種細胞生理過程，包括調節細胞與線粒體自噬、參與Ca2+交換、脂質代謝、氧化應激及細胞凋亡等[11-12]。這些功能使得MAM 在維持細胞的正常功能和適應性中起著重要的作用。有研究顯示，內質網與線粒體外膜之間的耦聯距離或耦聯數量發生改變，均會導致MAM 上定位的蛋白或者相應蛋白復合體出現結構變化，進而引起一系列的MAM功能紊亂[13-14]。

研究表明，GRP75 在MAM 的形成和功能中發揮著重要作用，具體表現為以下方面：（1）GRP75 參與MAM 的形成和穩定性調控，調控Ca2+穩態，調節Ca2+在MAM 區域的傳遞。GRP75 作為MAM 界面的關鍵蛋白，通過與內質網上的特定蛋白質相互作用，促進MAM 的形成，與內質網上的IP3 受體（IP3R）結合，通過形成IP3R-GRP75-VDAC1 蛋白復合體從而穩定MAM 結構，成為內質網-線粒體鈣通道復合體的有機組分，從而保障內質網-線粒體間的正常Ca2+信號流動以維持正常的內質網內鈣穩態和線粒體內鈣穩態。另外，貯存于內質網中的Ca2+由IP3R 介導釋放入胞質，經耦聯的IP3R-GRP75-VDAC1 蛋白復合體運輸至線粒體外膜，隨后通過Ca2+單向轉運體，Ca2+穿越線粒體內膜進入線粒體基質，充當第二信使激活一系列的信號通路[15]。Yuan等[16]研究發現，MAM 過度富集導致的線粒體內Ca2+超負荷是發生房顫的一個重要病因，敲低GRP75 可減少IP3R-GRP75-VDAC1 蛋白復合體含量，抑制內質網向線粒體的Ca2+轉運，減輕線粒體氧化應激，從而預防房顫的發生。（2）GRP75 參與MAM 在脂質代謝調節中的作用。研究發現，GRP75 與MAM 相關的脂質轉運蛋白相互作用，調節脂質的轉運和代謝。它在脂質合成和降解過程中發揮重要作用，影響細胞內脂質的平衡和代謝[17]。（3）GRP75 通過與線粒體相關蛋白的相互作用，參與調節線粒體功能和細胞應激反應。研究表明，GRP75 在MAM 中的存在可以影響線粒體的形態和功能，并調節細胞應激反應的發生，參與調控線粒體的膜電位、ATP產生和細胞凋亡等過程[18]。（4）GRP75 和MAM 的異常功能與多種疾病的發生和發展相關。GRP75 在阿爾茨海默病、帕金森病、肌萎縮性側索硬化癥和癌癥等疾病中的異常表達與病理過程有關[19-20]。

2 GRP75 與MAM 在DN 發生發展中的作用

2.1 MAM 與DN 近年來，內質網應激、線粒體功能障礙、MAM結構功能紊亂在DN中的影響引起很多關注。Ke 等[21]發現，DN 中內質網應激相關因子，如ATF4、CHOP、IRE1 被顯著激活，通過刺激TXINP/NLRP3 途徑介導腎損傷發生。Jiang 等[22]發現，線粒體動力學平衡可保護腎臟免受持續高血糖灌注而引起的細胞損傷。Yang 等[23]發現，高糖刺激會破壞MAM 結構，并在DN 患者與DN 動物模型中均觀察到MAM 耦聯數目顯著減少。Li 等[24]進一步研究發現，MAM耦聯數目的減少會誘發線粒體自噬，導致腎小管損傷；反之，在DN 體外模型中通過上調PACS-2 表達的方式改善MAM結構完整性，有助于增強線粒體功能，降低線粒體自噬水平，從而緩解DN 的進展。

2.2 GRP75 與DN 研究表明GRP75 在DN 發展中起著重要作用。在已知DN 發病機制中，高血糖引起炎癥反應和氧化應激的增加，導致腎臟受損。GRP75 通過調節炎癥因子的產生和氧化應激反應的平衡，參與DN的發展過程[25]。此外，研究顯示GRP75與自噬和凋亡過程的調節也與DN 相關。通常情況下，自噬和凋亡的紊亂導致腎臟細胞的死亡和損傷。GRP75 通過參與自噬過程的調節和凋亡信號通路的調控，減緩DN 的發展[26]。GRP75 還參與調節細胞對胰島素的敏感性。Zhao 等[27]利用小鼠模型，發現在高糖飲食喂養下構建的胰島素抵抗小鼠模型中，GRP75 表達水平顯著下降，但是MAM 相關蛋白IP3R、VDAC1 表達量未受影響，進一步研究發現，GRP75 通過調節線粒體超級復合體更新而非MAM重塑途徑來影響細胞胰島素抵抗的發生；隨后在這些研究基礎上構建了DN 大鼠與細胞模型，發現這些模型中GRP75 表達量均顯著下降，而且MAM 相關蛋白IP3R、VDAC1 表達量亦呈顯著性降低，此外，GRP75 過表達可以有效緩解DN大鼠腎小球系膜增生，減輕蛋白尿水平。由此推測GRP75 與DN 的發生發展進程息息相關，但是具體的分子機制還有待于后續進一步研究。

3 總結與展望

DN 治療手段主要是通過胰島素、腎素-血管緊張素-醛固酮抑制劑、鈉-葡萄糖協同轉運蛋白2 抑制劑和非甾體類鹽皮質激素受體拮抗劑等調節血糖和血壓，降低尿蛋白，延緩腎小球濾過率下降。然而，這種治療方式只能延緩DN 的進展，無法達到預防或根治的目的。GRP75 作為重要的多功能蛋白，與線粒體、MAM 結構功能的穩定均緊密相關。盡管前期已經取得了一些進展，但仍需要更多的研究來揭示GRP75 在DN 發生發展中的具體作用和機制，為開發新的治療策略提供理論依據。

利益沖突 所有作者聲明無利益沖突