糖尿病肾病与肾小球系膜细胞自噬损伤关系的研究

糖尿病肾病与肾小球系膜细胞自噬损伤关系的研究

郅扶旻 1 薛影 2 徐洪涛 1 △ 马建 1 李永华 1 赵娜 1

（ 1黑龙江中医药大学附属第一医院， 2黑龙江中医药大学△通讯作者）

摘要：糖尿病是临床常见的基础内分泌疾病，病情迁延日久，易并发其他疾病，而糖尿病肾病（Diabetic nephropathy，DN）是其最常见的微血管并发症之一。若病情控制不佳，DN后期患者会出现终末期肾衰竭，更有甚者会导致患者死亡。肾小球系膜细胞(glomerular mesangial cells，MC)是一种肾小球固有细胞，在各种病理因素作用下，MC被激活引起细胞增殖、分裂，分泌大量细胞外基质，导致肾小球炎症和硬化，是糖尿病进展到糖尿病肾病的重要标志。研究表明，DN发生发展与肾小球系膜细胞自噬缺陷相关。DN发生时肾组织中存在蛋白质损伤，而自噬途径是细胞内损伤蛋白质清除的主要途径之一。本文主要介绍肾小球系膜细胞自噬缺陷对糖尿病肾病的影响。

关键词：糖尿病肾病 自噬 信号通路 肾小球系膜细胞

糖尿病肾病是慢性肾脏病变的一种重要类型，由糖尿病所致的慢性肾脏病，我国约1/3的糖尿病患者合并糖尿病肾病。本病临床表现为不同程度蛋白尿及肾功能的进行性减退，诊断主要依靠尿微量白蛋白尿（ALB）、尿素氮（BUN）、血肌酐（Cr）、尿微量白蛋白/肌酐比值（UACR）及肾小球滤过率估算值（eGFR)^[1]。研究表明系膜细胞可通过抑制自噬提高胶原纤维水平，增加细胞外基质蛋白的积累， 从而造成肾脏纤维化，肾脏纤维化进一步发展为糖尿病肾病。因此通过对肾小球系膜细胞自噬损伤的机制研究，可以揭示糖尿病肾病的发病机制及提供治疗糖尿病肾病的新思路新方法。

1自噬与肾小球系膜细胞关系

1.1自噬

自噬是一种广泛存在于真核细胞内，是细胞应对应激情况而出现的一种非损伤性应答反应，通过细胞内的溶酶体有效清除受损物质， 受损物质首先在细胞质内被包裹形成自噬体，与溶酶体融合并降解自噬成分， 降解产物送至细胞质再利用。DN发生时自噬相关蛋白有微管相关蛋白轻链1轻链3-Ⅱ（LC3-Ⅱ），相关信号通路PI3K、AKT和mTOR等。研究表明，自噬被抑制可以降低系膜细胞内I型胶原的降解，从而促进肾小球系膜基质的增多及加速肾脏纤维化的发展。

1.2肾小球系膜细胞

MC是一种肾小球固有细胞，位于肾小球毛细血管袢之间，MC具有分泌细胞基质、产生多种生长因子等功能。研究显示，MC在高糖、血管紧张素Ⅱ、炎症等多种因素的刺激下，可能表现出增殖肥大、凋亡、迁移、产生过量的系膜基质、产生过量的活性氧自由基（ROS）等，早期病变表现为系膜细胞增殖和细胞外基质异常增多，进而促近肾小球硬化的发生，患者出现蛋白尿、肾功能衰竭，发展为DN。赵俊琳^[2]等研究表明自噬不足可能参与了糖尿病肾纤维化的发生发展，而上调自噬水平可能作为DN治疗的一个潜在靶点。

2肾小球系膜细胞相关自噬通路及自噬蛋白

2.1LC3-Ⅱ

LC3-Ⅱ属于LC3家族，是自噬途径中的中心蛋白，在自噬过程中始终存在于自噬体和自噬溶酶体膜上，其表达强度与自噬泡数量的多少成正相关，通常作为自噬的分子标志^[3]。研究表明，高糖诱导了LC3-Ⅱ的低表达_，在DN患者的肾组织细胞中发现， 自噬标记物LC3明显减少、自噬活性显著降低及线粒体自噬活性诱导明显增强。

2.2P13K/AKT信号通路

随着人们对自噬的研究不断深入，发现P13K/AKT信号通路在细胞的自噬中发挥重要作用，DN的发生发展与PI3K/AKT信号通路的过度激活密切相关。PI3K是信号通路的重要组成分子，是激活PI3K-AKT通路的关键调节酶, 具有丝氨酸/苏氨酸 (Ser/Thr) 激酶和磷脂酰肌醇激酶的双重活性, 可调节其下游分子-磷脂酰肌醇依赖性蛋白激酶 (PDK) 和蛋白激酶B (PKB或AKT) 的活性。生理条件下， PI3K被激活后产生第二信使分子PI3P， PI3P在PDK协助下使AKT磷酸化， 磷酸化的AKT抑制结节硬化TSC1/2复合物的活化， 随之激活m TOR， 后者可以从源头阻断自噬的发生。

张翠香等免疫组化染色结果显示， DN模型组大鼠肾组织中PI3K与AKT均被激活；另有国外学者研究发现，在DN病情进展过程中， 转化生长因子-β1 过度激活PI3K/AKT信号通路。P13K/AKT信号通路激活可以调控细胞周期，促进蛋白质合成和血管形成，促进增殖而抑制细胞凋亡。研究发现，糖尿病肾病患者中肾脏的LC3B蛋白表达显著降低，PI3K、AKT和m TOR表达显著升高，LAMP1和LC3蛋白表达减弱，出现肾小球数量、形态改变，表明可能通过激活PI3K/AKT/m TOR通路，抑制了肾脏自噬保护机制，导致肾脏病理改变^[4]

。

2.3mTOR通路

mTOR是哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin)，mTOR是一类在进化中高度保守的丝/苏氨酸激酶，属于PI3K相关蛋白激酶家族，mTOR通路参与细胞生长的合成代谢的过程，是调节细胞生长、存活的重要机制，也是经典的负调控自噬信号途径。PI3K激活后，使其下游的AKT和m TOR也被激活，m TOR激活可抑制自噬从而促进细胞衰老，在细胞内存在m TORC1和m TORC2两种不同的复合体，m TORC1是自噬发生过程的“守门员”，启动并调控自噬相关基因的转录和翻译，参与自噬水平的调节。何康婧等研究表明，糖尿病肾病大鼠模型组m TOR蛋白升高，抑制了肾脏自噬保护机制，造成肾小球数量增多，肾小球增大，肾小球基底膜增厚和系膜扩张，导致肾脏纤维化，从而加速了DN 的发病进展。

综上所述，细胞自噬在糖尿病肾病中发挥重要作用，自噬对肾小球系膜细胞的功能作用有着较大的影响，高糖状态下，转化生长因子-β1 过度激活PI3K/AKT信号通路，抑制了MC的自噬，造成了肾脏纤维化。改善DN患者的高糖状态，抑制PI3K/AKT/m TOR信号通路，激活肾脏自噬保护机制，可以缓解DN的临床症状，提示自噬可能成为治疗糖尿病肾病的新靶点。随着对肾小球系膜细胞自噬及其信号通路的进一步研究，寄希望于发现新的治疗DN的切入点，以此开发出PI3K/AKT/m TOR通路特异性药物，延缓糖尿病肾病患者的发病进展。

参考文献

[1] 陈群，梁红梅，吴愿如，邓宝佳，吴雪梅.糖尿病肾病患者血清Hcy和NT-proBNP检测的临床价值[J].国际检验医学杂志，2020，(16):2031-2034.

[2]赵俊琳，张莹莹，段玲弟，赵思琪，阮媛媛，彭灿，张帆，郭兵.白藜芦醇对糖尿病小鼠肾脏自噬水平及肾间质纤维化的影响[J].中国病理生理杂志，2020，36(05):893-898.

[3] Ramkumar A,Murthy D,Raja DA,et al. Classical autophagy proteins LC3B and ATG4B facilitate melanosome movement on cytoskeletal tracks[J]. Autophagy,2017,13(8):1331-1347.

[4] 张杜平，崔振鹏，刘鹤，毛文博，刘鸿燕，刘山，廖东云，罗林.盐酸坦索罗辛对前列腺增生大鼠P13K/AKT信号通路的影响[J].广西医科大学学报，2020，(05):850-855.

作者简介：郅扶旻（1978-），女，副主任医师，博士，硕士研究生导师。研究方向：中西医结合治疗内分泌及代谢疾病。工作单位：黑龙江中医药大学附属第一医院 邮政编码：150040 联系电话：13351886336。

通讯作者：徐洪涛（1977-），男，副主任医师，硕士。研究方向：中西医结合治疗内分泌及代谢疾病。工作单位：黑龙江中医药大学附属第一医院 所在地：黑龙江省哈尔滨市香坊区和平路26号。邮政编码：150040

2薛影（1994-），女，在读研究生，学校：黑龙江中医药大学

基金类型：省自然科学基金

项目编号：H2017057

具体项目名称：糖肾康饮调控miRNA-21/PI3K/mTOR通路干预自噬缺陷诱导的肾小球系膜细胞损伤的机制研究