Krüppel樣轉錄因子在糖尿病腎病中的作用機制

[摘要]Krüppel樣轉錄因子（Krüppel-liketranscriptionfactor，KLF）是一類含有鋅指結構的轉錄因子，參與基因表達的調控過程，在多種疾病中表達異常。在糖尿病腎病（diabetickidneydisease，DKD）中，KLF通過調控細胞凋亡、炎癥反應、線粒體自噬、細胞脂毒性和纖維化等過程發揮重要作用。本文就KLF家族在DKD中的研究進展進行綜述，為今后DKD的預防和治療提供新的靶點和理論依據。

[關鍵詞]Krüppel樣轉錄因子；糖尿病腎病；足細胞；腎小管上皮細胞；線粒體自噬

[中圖分類號]R587.2[文獻標識碼]A[DOI]10.3969/j.issn.1673-9701.2024.25.032

糖尿病腎病（diabetickidneydisease，DKD）是糖尿病最常見的微血管并發癥，也是導致終末期腎病的主要原因[1]。隨著全球糖尿病患病率的顯著增加，DKD成為全球面臨的重要公共衛生挑戰[2]。DKD發病機制復雜，表現為腎小球系膜擴張、腎小球基底膜增厚及腎小球硬化，最終演變為進行性纖維化性腎病[3]。既往研究表明，DKD的進展涉及多個病理因素，包括自噬功能障礙、足細胞損傷及上皮-間質轉化（epithelial-mesenchymaltransition，EMT）[4-6]。因此，深入研究DKD的發病機制，尋找預測其發生和發展的生物標志物，探索新的治療靶點，對防治DKD至關重要。Krüppel樣轉錄因子（Krüppel-liketranscriptionfactor，KLF）是一類含有鋅指結構域的轉錄因子，廣泛存在于真核生物中，通過調控基因轉錄參與細胞增殖、分化和凋亡等生物學過程[7]。研究表明，KLF在DKD中的異常表達與疾病的發生和發展密切相關[8]。本文闡述KLF在DKD中對腎臟內皮細胞、足細胞及腎小管上皮細胞的重要作用，旨在為后續探究KLF在DKD發病機制中的作用及疾病的發生和發展提供新的認識，并為未來開發新的治療策略提供理論支持。

1KLF概述

KLF是Cys2/His2鋅指結構DNA結合蛋白的重要亞家族[9]。最初，KLF1在紅細胞中被發現，目前人類基因組中已識別出18個KLF成員，根據發現順序命名為KLF1至KLF18[8]。這些轉錄因子在其C端含有保守的鋅指結構域，能夠與目標DNA序列結合，從而調控基因的轉錄和表達[10]。KLF在調節多種生理功能方面發揮重要作用，包括心血管系統、內分泌系統、造血系統和免疫系統[11-13]。

目前，已知涉及調控DKD的KLF蛋白包括KLF2、KLF4、KLF5、KLF6、KLF9、KLF10和KLF15，它們通過調控腎臟細胞的凋亡、炎癥反應及腎臟纖維化等生物學過程參與DKD的發生與發展。深入研究KLF蛋白在DKD中的作用機制，可更好地理解其在腎臟內皮細胞、足細胞和腎小管上皮細胞中的功能，從而為DKD的預防和治療提供新思路。

2KLF與DKD

DKD是糖尿病患者常見并發癥之一，其發病機制異常復雜，嚴重威脅患者的生命質量和壽命[14]。在DKD的發病機制中，KLF2、KLF4、KLF5、KLF6、KLF9、KLF10和KLF15發揮關鍵作用。

通過對6例DKD患者的腎活檢樣本進行KLF2的免疫組織化學染色和定量分析，發現DKD患者腎組織中KLF2的表達顯著低于正常對照者[15]。在鏈脲佐菌素（streptozotocin，STZ）誘導的特異性內皮細胞KLF2基因敲除大鼠和野生型大鼠中，KLF2敲除大鼠表現出更顯著的腎小球肥大、蛋白尿增加及內皮細胞損傷，足細胞損傷也更明顯[15-16]。說明KLF2在足細胞和內皮細胞的細胞串擾中發揮重要作用。因此，在DKD中KLF2可能通過調節腎小球肥大、蛋白尿和內皮細胞損傷發揮保護作用，為進一步探索DKD新的治療方法提供理論依據。

一項隊列研究對120份人的血清樣本進行KLF4mRNA定量分析，結果顯示，糖尿病患者的KLF4mRNA表達水平較健康對照者顯著降低；而在DKD患者中，KLF4mRNA表達水平進一步顯著下降[17]。提示KLF4可能在糖尿病并發腎病中發揮重要作用。Yanar等[18]發現Δ9-四氫大麻酚可上調大鼠腎臟中KLF4mRNA表達水平，發揮抗炎和抗氧化作用，從而減輕腎臟炎癥。因此，KLF4可能在DKD的治療中具有潛在的臨床應用價值。

糖尿病小鼠腎臟皮質中KLF5蛋白的表達水平較野生型小鼠顯著升高[19-20]。研究表明在STZ誘導大鼠的腎臟皮質中，KLF5蛋白表達水平顯著下降。達格列凈可恢復KLF5表達進而保護腎臟功能[21]。目前的研究結果存在矛盾，還需進一步的研究驗證。

Horne等[22]對7例DKD早期患者和17例晚期患者的腎活檢樣本進行KLF6免疫熒光測定，顯示DKD晚期患者足細胞中KLF6表達顯著下降。因此KLF6可能是反映DKD進展的重要生物學標志。

生物信息學分析顯示，KLF9上調可視為DKD的生物標志物[23]。Cui等[24]通過對糖尿病患者和健康對照者的腎臟組織樣本進行差異表達基因篩選和微陣列分析，發現miR-17-5p、miR-20a和miR-106a可能是DKD的生物標志物，預測靶基因正是KLF9。通過對血清樣本進行KLF9mRNA定量分析，發現DKD患者血清中KLF9mRNA表達水平較健康對照人群顯著升高[25]。這些研究表明KLF9可能是DKD的生物標志物，還可能是潛在的治療靶點。

Lin等[26]發現DKD患者KLF10mRNA表達水平較健康對照者顯著升高。Papadakis等[27]證實KLF10通過直接結合轉化生長因子-β（transforminggrowthfactor-β，TGF-β）受體Ⅱ的啟動子區域，促進TGF-β表達，從而誘發炎癥反應。在STZ誘導的KLF10基因敲除小鼠中，發現腎臟重量減輕及尿蛋白/肌酐比值下降，且TGF-β、Ⅳ型膠原、纖連蛋白和Dickkopf-1（DKK-1）表達水平均有所下降[28]。這表明敲除KLF10可改善DKD引起的腎功能損傷、蛋白尿和腎臟纖維化。因此，KLF10可能是改善DKD患者腎功能、腎臟炎癥和纖維化的潛在治療靶點。

Han等[29]對21例經腎穿刺活檢確診為DKD的患者進行研究，通過免疫組織化學定量分析其腎組織中KLF15的表達水平并隨訪30個月，發現KLF15表達水平高的患者在隨訪期間未出現血清肌酐翻倍的情況，且未進展到終末期腎病。表明KLF15對延緩DKD的進展具有保護作用，提示其可作為腎組織活檢中的潛在生物學標志物。

3KLF與內皮細胞

內皮細胞在調節細胞屏障功能、炎癥反應、凝血、血管張力和血管生成過程中發揮重要作用[30]。因此，內皮細胞功能障礙可使血管內穩態失衡，導致多種疾病，包括DKD[31-32]。KLF2和KLF4在內皮細胞中具有重要作用，參與DKD的病理生理過程。

研究證實KLF2在DKD早期階段對內皮細胞具有保護作用[15-16]。KLF2通過直接靶向內皮型一氧化氮合酶調控多種關鍵內皮細胞標記物的基因表達，從而減輕糖尿病高血糖狀態下腎小球內皮細胞的損傷[15]。因此，KLF2在DKD中具有保護腎臟內皮細胞的作用，有望成為未來治療DKD的重要靶點。

在構建DKD內皮細胞損傷模型的人臍靜脈內皮細胞中，內皮細胞異常增殖，凋亡和炎癥反應加劇，自噬功能障礙，同時KLF4表達顯著降低[33]。然而，過表達KLF4可顯著改善內皮細胞凋亡、炎癥反應和線粒體自噬功能[33]。表明KLF4在DKD中具有保護內皮細胞的作用，其機制可能與炎癥反應和線粒體自噬功能有關。

4KLF與足細胞

足細胞損傷是DKD發展中的關鍵環節，其導致的蛋白尿是疾病進展的標志之一[34]。因此，保護足細胞免受損傷可能是防止DKD進展的重要策略之一。KLF4、KLF5、KLF9、KLF10在足細胞中發揮重要作用，參與DKD的病理生理過程。

KLF4在DKD中發揮調節足細胞表型和減少蛋白尿的關鍵作用[35]。KLF4通過直接結合腎病蛋白（nephrin）啟動子上的位點，促使其去甲基化，從而增加nephrin表達[35]。在蛋白尿動物模型和人類患者中，尤其在DKD動物模型腎臟足細胞中，KLF4表達水平顯著降低[35]。在足細胞中一過性過表達KLF4可顯著減少蛋白尿并減輕足細胞損傷[35]。表明KLF4在DKD中具有保護腎臟的作用，其機制可能與調節足細胞中nephrin表達水平、減少蛋白尿有關。

脂質代謝紊亂引起的腎臟脂毒性可能是導致DKD腎功能障礙的致病機制[36]。在體外構建的DKD足細胞損傷模型中，KLF5與其下游的腺苷三磷酸結合盒轉運蛋白A1（ATP-bindingcassettetransporterA1，ABCA1）表達下調，從而導致膽固醇代謝紊亂，足細胞損傷加重[21]。這提示KLF5在足細胞脂代謝過程中發揮關鍵作用。而達格列凈能恢復高糖誘導足細胞中KLF5和ABCA1的表達水平，減輕足細胞損傷[21]。Li等[37]通過體外實驗證實，過表達KLF5sDPEqurazYqNOUal73xzGQ==可顯著改善DKD中足細胞損傷引起的異常細胞周期和凋亡。以上研究結果表明KLF5在DKD中可能具有保護足細胞的作用，其機制與促進膽固醇代謝和減少足細胞脂毒性有關。

線粒體自噬功能障礙在DKD的進展中發揮重要作用[38]。KLF6在維持線粒體功能和防止足細胞凋亡方面發揮關鍵作用。它通過結合線粒體細胞色素C氧化酶組裝基因的啟動子，減少細胞色素C釋放并抑制內在凋亡途徑的激活，從而維持線粒體的完整性[39]。在DKD足細胞損傷模型中，敲除KLF6可導致細胞色素C氧化合成酶2表達下降，增加足細胞線粒體損傷和凋亡；相反，過表達KLF6可改善該損傷[22]。表明KLF6在DKD中具有保護腎臟的作用，其機制可能與維持線粒體功能和防止足細胞凋亡有關。

在高糖誘導的小鼠足細胞中，KLF9表達顯著升高，其上游調控因子miR-106a、miR-31-5p表達顯著降低[25，40]。這一發現提示調控KLF9及其上游微RNA表達可能成為未來治療DKD的潛在策略。

研究發現，在高糖誘導的足細胞中，組蛋白去甲基化酶KDM6A表達下降，其下游靶標KLF10表達增加，而KLF10的表達增加反過來抑制足細胞特異性標記蛋白（如腎素、nephrin等），同時進一步增加KDM6A表達[26]。這種KDM6A與KLF10形成的正反饋循環，通過加重足細胞損傷和功能障礙，促進DKD進展。因此，阻斷這一有害循環和維持足細胞功能，可能為DKD提供新的治療策略。

5KLF與腎小管上皮細胞

腎小管上皮細胞損傷是DKD的關鍵過程[41]。KLF4和KLF5在腎小管上皮細胞中發揮重要作用，參與DKD的病理生理過程。

在高糖誘導的HK-2細胞中，KLF4表達水平顯著降低，TGF-β1表達水平顯著升高；過表達KLF4可有效保護HK-2細胞免受TGF-β1誘導的炎癥纖維化損傷[42]。說明KLF4在DKD腎小管上皮細胞中可通過發揮抗炎作用減輕腎臟損傷。

溶血磷脂酸和溶血磷脂酸受體信號通路在DKD纖維化發展中起重要作用[43]。Lee等[20]發現在高糖誘導的HK-2細胞中，溶血磷脂酸通過溶血磷脂酸受體1調控KLF5加重HK-2細胞的腎小管纖維化和EMT。此外，在高糖誘導的HK-2細胞中，KLF5表達顯著上調，EMT進程明顯加快；敲低KLF5可明顯延緩高糖誘導下HK-2細胞的EMT進程[44]。因此KLF5通過參與脂毒性誘導腎小管纖維化和EMT，在DKD腎小管上皮細胞中發揮關鍵作用。

6總結

KLF家族在DKD發病機制中扮演著重要角色，這些轉錄因子通過調控細胞凋亡、炎癥反應、線粒體自噬、細胞脂毒性和纖維化等生物學過程，對DKD的病理生理機制產生影響。隨著研究的不斷深入，KLF有望成為DKD治療的新靶點，為患者帶來更多的治療選擇和希望。盡管KLF在DKD中的研究已取得顯著進展，但仍有許多問題有待進一步探索。未來可進一步深入研究KLF在DKD中的具體機制，并將這些機制轉化為臨床應用，從而更好地預防和治療DKD。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（收稿日期：2024–06–04）

（修回日期：2024–08–05）