维生素D及其受体通过调控NF-κB发挥保护糖尿病肾病研究进展*

刘金伟,陈 睿 综述，韩 睿 审校

(昆明医科大学第一附属医院内分泌二科，云南 昆明 650032)

随着全球糖尿病患病率逐年增加，据统计2017年全世界有4.51 亿糖尿病患者，然而到2045年将增加到6.93 亿，此外约49.7%糖尿病患者未被确诊[1]。ZHANG等[2]的一项荟萃分析显示，我国2型糖尿病(T2DM)患者中DN的总体患病率为21.8%，且男性患病率高于女性。DN的病理特点是随着病情的进展出现蛋白尿、肾小球滤过率(GFR)下降、肾小球系膜基质扩张及肾小球基底膜增厚和肾小管间质纤维化等[3]。核因子-κB(NF-κB)已被确认是一种在糖尿病患者中诱导肾脏炎症细胞浸润过程的关键转录因子，高血糖、晚期糖基化终产物(AGEs)、活性氧(ROS)、炎性细胞因子、血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)等均可激活NF-κB参与DN的发生发展[4-5]。目前，关于维生素D(VD)通过维生素D受体(VDR)调控α-NF-κB发挥保护DN的研究越来越多，本文就维生素D通过VDR如何调控NF-κB发挥保护DN具体机制阐述如下。

1 维生素D

人体内VD主要来源于饮食摄入及皮肤经紫外线光照2种途径合成。从饮食或补充VD(麦角钙化醇)及皮肤中的7-脱氢胆固醇暴露于紫外线(UVB)后产生VD3前体首先需在肝脏中被羟基化形成无生物学活性25(OH)D3，然后经肾1α-羟化酶(CYP27B1)转化为活性代谢物1,25(OH)2D3(骨化三醇)，VD的主要作用是增强肠道钙的吸收，并促进破骨细胞的功能，从而保持钙、磷的稳态和骨骼健康，人体中几乎所有组织都表达VDR，VD除了调节钙、磷等经典作用外，研究证实也参与调节免疫反应、细胞分化、细胞凋亡等，VD缺乏与多种急性和慢性疾病的发病机制有关，包括肌肉骨骼疾病、糖尿病、癌症、心血管等疾病；VD的主要作用是通过其核受体(nVDR)结合后与类维生素X 受体形成异源二聚(RXR)复合物，然后易位至细胞核并与作为转录因子的VD反应元件 (VDRE) 结合发挥作用[6-7]。VD被认为具有多种生物活性，VD及其类似物能在多方面负调节炎性反应，其中VD在保护DN的潜力备受关注，动物研究和临床试验都证明了糖尿病患者体内低VD与患DN风险相关，补充VD及其类似物已被证明可通过抑制NF-κB活化减少肾脏转化生长因子-β(TGF-β)、单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)及T细胞表达和分泌蛋白(RANTES)产生，从而减轻肾脏巨噬细胞浸润、减少蛋白尿及减轻肾纤维化从而延缓DN进展，因此，VD的强大抗炎特性使其具有前瞻性DN的肾脏保护治疗选择[8]。

2 NF-κB与DN

2.1NF-κB NF-κB首次于1986年被发现，目前已知NF-κB与多种炎性疾病及多种类型的癌症相关[9]。NF-κB是由5个Rel家族蛋白形成的二聚体转录因子，其中Rel 家族蛋白包含RelA、RelB、c-Rel、p52和p50[10]。在正常情况下，Rel/NF-κB 转录复合物与抑制剂(IκB)结合，以无活性状态形式存在于细胞质中[11]。已知促炎细胞因子白细胞介素-1(IL-1 )在内的多种激动剂可激活NF-κB，IκB激酶(IKK)激活后IκB 发生磷酸化及IκB被蛋白酶体靶向泛素化和降解，从而使NF-κB 二聚体发生核异位至各种靶基因的启动子区域中的应答元件特异性结合[12]。当暴露于细菌或其产物及蛋白诱导NF-κB 激活,激活后NF-κB调节炎性细胞因子如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、IL-1、IL-2、趋化因子IL-8、RANTES及免疫应答重要的MHC 蛋白和细胞黏附分子ICAM、VCAME选择素的表达[13-14]。

2.2NF-κB激活参与DN的发生 YANG等[15]研究表明，高糖环境下氧化应激产生的ROS与DN 的病因相关，NF-κB是重要的转录因子之一，可被DN中的高血糖和ROS激活，NF-κB激活后增强趋化因子单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1 )和细胞外基质(ECM )蛋白的表达，诱发大鼠肾小球系膜细胞(MCs)和肾小管间质单核/巨噬细胞浸润，从而导致肾小球系膜基质积累和肾小管间质硬化，表明高糖可通过激活ROS /NF-κB途径增强MCs增殖和MCP-1表达参与DN的发生发展。此外，KANG等[16]发现，高血糖会损害细胞中的胰高血糖素样肽-1 受体(GLP-1R)信号传导及下调GLP-1R 表达，导致NF-κB 和MCP-1 激活，引发肾脏炎性反应参与DN的发生发展。

核苷酸寡聚化结构域NOD样受体(NLR)是细胞内蛋白质的一组特殊细胞，其在宿主先天性免疫应答的调节中起关键作用。HUANG等[17]研究表明，高葡萄糖或脂多糖(LPS)等细胞外刺激可诱导NOD1-RICK 激活NF-κB，予以NOD1 抑制剂干预后可显著逆转这些变化，结果表明高糖和LPS 可以通过NOD1 受体激活NOD1-RICK-NF-κB 信号通路参与DN 的发展。此外NF-κB的激活可能通过多种机制促进肾纤维化及肾脏疾病的进展，高糖环境下产生的AGEs可诱导小鼠足细胞中的NF-κB活化这是形成DN的重要特征之一[18]。因此，上述研究表明，DN高糖状态下ROS、AGEs、NOD1等均可激活NF-κB，活化后的NF-κB增强肾脏炎症细胞浸润出现DN肾损伤。

3 VD抑制NF-κB发挥保护DN

3.1VD抑制NF-κB活化减轻肾脏炎性反应 VD及其类似物从多方面负调节炎性反应，通过抑制NF-κB活性从而抑制MCP-1产生减少肾脏单核/巨噬细胞浸润、抑制TGF-β产生延缓肾纤维化及抑制T细胞表达和分泌蛋白RANTES等炎症介质介导的肾脏损伤[19]。高糖环境刺激MCP-1产生，从而诱导肾脏单核/巨噬细胞浸润，是DN肾损伤的重要致病因素之一。ZHANG等[20]用高糖培养的肾小球系膜细胞及链脲佐菌素诱导的糖尿病肾病小鼠模型表明，1,25(OH)2D3通过阻止p65/p50 与基因启动子中NF-κB 位点的结合及稳定系膜细胞中的IkBa 蛋白抑制NF-kB 活性，显著减弱高糖诱导的MCP-1 mRNA和蛋白水平表达，减少单核/巨噬细胞浸润发挥肾脏保护作用。

YANG等[21]用LPS和IL-15 处理T2DM患者THP-1 单核细胞后观察到IκB的表达显著降低，且TLR4、NF-κBp65、IL-6、MCP-1 、IL-15 mRNA及蛋白质水平过表达，然予以1,25(OH)2D3干预后可以逆转上述现象，但TLR4 mRNA 及蛋白质表达无明显影响，因此表明VD在DN中的抗炎作用可能与TLR4 /NF-κBp65 信号通路相关。LIU等[22]用高糖培养的大鼠肾小管上皮细胞(NRK-52E)及链脲佐菌素(STZ)诱导SD大鼠糖尿病肾病动物模型表明，高糖刺激导致TLR4、MyD88mRNA 及蛋白水平均显著过表达，而予以1,25(OH)2D3干预后TLR4、p65、MCP-1、α-SMA的mRNA 及蛋白均降低，表明1,25(OH)2D3可能通过下调TLR4-NF-κB 通路发挥DN肾保护。上述研究出现TLR4 mRNA及蛋白质不一致的原因可能与细胞种类选择差异有关，需进一步验证。但DN在高糖环境下NF-κB激活诱导肾脏炎症因子浸润，从而导致DN的进展目前已得到共识，且活性VD通过VDR抑制DN状态下NF-κB激活减少肾脏炎性反应。目前，已有大量研究予以证实，因此可能成为活性VD发挥保护DN机制之一。

3.2VD调控NF-κB抑制血管紧张素原表达 LIU等[23]发现，肾素血管紧张素系统(RAS)激活在糖尿病肾病的进展中起重要作用，高血糖环境下肾内 RAS 激活增加糖尿病小鼠肾小管细胞凋亡。在高糖环境下RAS的激活会增加肾内Ang Ⅱ水平表达，从而导致肾小球囊内压升高产生蛋白尿。GARAGLIANO等[24]研究发现，肾内 RAS激活的一个关键因素是近端肾小管细胞中血管紧张素原(AGT)的表达增加，AGT是血管紧张素肽的前体，在糖尿病动物模型中观察到 AGT主要在肾脏近端小管中表达，此外肾近端小管细胞ROS及AGEs产生可刺激AGT的产生，因此表明高糖环境下诱导的氧化应激及AGEs产生刺激肾近端小管AGT 的表达在DN的发展过程中起关键作用，此外NF-κB已被证实与 AGT 启动子结合并加速AGT表达。

DEB等[25]用高糖培养肾小球系膜细胞和足细胞24 h后发现AGT mRNA 表达升高，AGT基因启动子中的NF-κB 位点与p65/p50相互作用，NF-κB参与了高糖诱导的肾脏中AGT的表达，且可被1,25(OH)2D3完全阻断，表明1,25(OH)2D3过阻断NF-κB与AGT结合活性抑制高糖诱导的AGT表达。XU等[26]予以LPS刺激小鼠足细胞观察到TGF-β1、AGT和血管内皮生长因子(VEGF)mRNA和蛋白表达水平显著增加,且IκB磷酸化(P-IκB)及IκB激酶磷酸化(P-IKK)显著升高，而予以VD干预后TGF-β1和AGT mRNA表达及P-IκB和P-IKK蛋白水平均降低，表明VD及VDR可能是通过调控NF-κB抑制AGT及TGF-β1表达发挥DN肾保护作用。

3.3VD与NF-κB相互作用抑制靶基因转录 YI等[27]对107例2型糖尿病患者研究发现，T2DM患者外周血单核细胞中核NF-κBp65 蛋白及mRNA 表达与尿MCP-1 、RANTES 及DN的严重程度呈密切正相关。目前，研究已证实MCP-1 及RANTES 基因的启动子都含有转录因子NF-κB 的结合位点[20,28]。MEZZANO 等[5]发现，NF-κB激活后促进肾小管上皮细胞中MCP-1、 RANTES促炎趋化因子的转录是DN发生发展重要过程。TAN等[29]予以单侧输尿管梗阻模型中发现肾脏大量T 细胞浸润及TNF-α产生，予以活性VD类似物帕立骨化醇干预后显著抑制了RANTES mRNA及TNF-α mRNA表达，然而对MCP-1 mRNA表达几乎无影响，且用帕立骨化醇 干预人肾小管上皮细胞(HKC-8)细胞后发现帕立骨化醇既不影响IkBa磷酸化及降解，也未影响p65 NF-kB 的核异位，而是帕立骨化醇增加VDR/p65 复合物形成导致游离p65 的利用率降低，从而隔离其与顺式作用元件结合的能力，抑制p65与TNF-α 诱导的RANTES 启动子的结合发挥肾脏保护作用。

此外，研究表明KLF5基因和NF-κB具有调节细胞增殖和诱导炎症巨噬细胞浸润的能力。 MA 等[30]予以LPS及促炎细胞因子刺激巨噬细胞发现，KLF5与NF-κB p50亚基相互作用导致巨噬细胞中调节因子cyclin B1和Cdk1/Cdc2表达从而诱导巨噬细胞浸润，而予以1,25(OH)2D3干预可以通过上调VDR表达并促进VDR与NF-κB的p50亚基的相互作用，减弱KLF5与NF-κB的p50基因转录的能力，从而减少巨噬细胞局部浸润发挥其抗炎作用。以上结果均表明，活性VD能上调VDR表达，且上调后的VDR与NF-κB相互作用形成VDR/p65 复合物导致细胞核内游离p65降低，从而抑制p65与靶基因RANTES及KLF5等促炎趋化因子启动子结合，减少肾脏炎性因子产生，发挥DN肾保护作用。

3.4VD抑制NF-κB核异位 FANG等[31]研究表明，在高糖环境诱导下IκBα 发生显著降解，IκBα的降解导致IκB 与NF-κB p65 亚基分离p65 从细胞质转移到细胞核，从而引起NF-κB活化，表明IκBα磷酸化及降解在NF-κB 活化过程中起着关键作用。XU等[32]用LPS诱导的肾损伤小鼠动物模型表明，予以活性VD干预后发现VDR与NF-κBp65亚基之间的物理相互作用增强，且抑制肾小管NF-κBp65亚基核易位发挥肾脏保护作用。此外，CHEN等[33]研究表明，1,25(OH)2D3可以通过与VDR结合迅速减弱TNF-α诱导的p65核易位及抑制NF-κB激活，染色质免疫沉淀(CHIP)实验表明VDR与IκB激酶β(IKKβ)发生物理相互作用，且1,25(OH)2D3增强了这种相互作用，从而阻止NF-κB的激活，因此表明VDR通过与IKKβ 直接相互作用抑制TNF-α诱导的NF-κB 活化。无独有偶COHEN-LAHAV等[34]用小鼠巨噬细胞实验表明，VD通过增加IkBa mRNA的稳定性和减少其磷酸化上调IkBa，从而阻止NF-κB核易位抑制NF-κB活性。上述研究结果均表明，在DN状态下IκBα及IκBβ发生磷酸化后随之降解导致p65从细胞质转移到细胞核发生核异位，然而活性VD及其受体VDR可抑制NF-κBp65亚基核易位发挥DN肾脏保护作用。

4 小 结

目前，临床上应用RAS抑制剂、钠-葡萄糖共转运蛋白2(SGLT-2)抑制剂及GLP-1受体激动剂治疗DN已取得显著的疗效，但仍未能阻止DN的进展。RAS抑制剂治疗DN在减轻患者蛋白尿的同时也引起代偿性肾素水平升高。因此迫切需要一些新的方法治疗DN。近年来，VD及受体VDR发现可通过调控NF-κB延缓DN进展，包括上调IκB 阻止NF-κB核异位、抑制NF-κB活性减轻肾脏炎症反应、调控NF-κB抑制AGT表达及VDR与NF-κB相互作用抑制靶基因转录等发挥保护DN作用，但其具体机制仍需进一步研究。