Klotho蛋白在糖尿病肾病中的研究进展

李 冰,江勇玲

(广东祈福医院,广东 广州 511400)

随着人们生活方式的改变、遗传等多因素的影响,使得糖尿病在我国的发病率逐年升高。有研究表示,2021年全球有537.11亿人(占全球人口的78.3%)患有糖尿病,大约50%的2型糖尿病患者会伴随血糖的反复波动与病情进展而引发糖尿病肾病,该病是慢性肾病和终末期肾病的主要原因[1]。在胰岛素抵抗与代谢异常并合并高血糖的情况下,糖尿病患者会引发不同程度的微血管损伤及并发症。糖尿病肾病作为十分常见的糖尿病并发症,以肢体水肿与蛋白尿等为临床症状。目前临床认为氧化应激、血管钙化和内皮功能受损及肾脏的纤维化是加剧糖尿病肾病病情进展,提升治疗难度与影响预后质量的重要因素。Klotho蛋白于20世纪90年代末被发现,该基因编码的蛋白有抗炎、抗氧化、抗纤维和抗肿瘤等效果,被临床广泛应用于糖尿病肾病治疗和诊断中[2-5]。近年来,关于Klotho蛋白诊治糖尿病肾病的报道较多,且对Klotho蛋白的探讨已成为临床研究热点。

1 Klotho蛋白应用于糖尿病肾病中的抗氧化

正常生理条件下的抗氧化系统与氧化能力之间保持着和谐的关系,氧化应激在受到有害刺激时可因活性氧簇或者活性氮簇的变化而导致机体分子与细胞损伤。糖尿病肾病的发病机制较为复杂,氧化应激被认为是致使肾脏细胞损伤,降低肾功能危险因素之一。随着临床对糖尿病肾病和氧化应激研究的深入,目前抗氧化也成为该病治疗的新靶点。王小亚[6]等人的研究中,通过探究微小RNA-199a-5p系列表达对脑缺血再灌注损伤大鼠型氧-葡萄糖剥夺/再灌注引起的肾上腺嗜铬瘤细胞损伤过程影响,指出Klotho蛋白上调可以抑制微小RNA-199a-5p表达,以此来保护肾上腺嗜铬瘤细胞。梁艳[7]等人的研究中,对IgA肾病开展Klotho蛋白临床意义探讨,表示Klotho蛋白会随着患者的病情加重而降低,且与氧化应激指标SOD和MDA等,以及肾功能指标Scr和BUN等有着较为密切的联系。上述各研究均对Klotho蛋白影响肾脏氧化应激方面的作用做出了一定的阐释。刘伟霞[8]等人的研究指出,Klotho蛋白可在灭活血管内皮细胞核被膜核苷三磷酸酶,以此来降低细胞内磷的吸收,可有效预防血管钙化,且其高水平表达还可增加糖尿病肾病患者机体对氧化应激的抵抗。有研究表示,Klotho蛋白水平升高能减少活性氧的产生,抑制肾脏细胞氧化应激反应,在对大鼠开展研究后,指出上调Klotho表达和下调FGF23表达可以有减轻大鼠静脉桥血管氧化应激反应来抑制血管内膜增生[9]。

2 Klotho蛋白预防血管钙化

血管钙化是高血压和糖尿病及血管损伤患者的共同病理表现。作为脂质在动脉管壁中的异常沉积,很容易导致血管脆性增加,造成血管闭塞和靶器官缺血缺氧。糖尿病肾病引起血管钙化的原因可能与钙磷代谢紊乱有关,钙盐沉积于动脉壁,可加剧动脉粥样硬化进度,而血管平滑肌细胞向骨样细胞表型转变也是较为常见的因素。有研究指出,血清sclerostin、Klotho蛋白与MHD患者的血管钙化有关,血清sclerostin蛋白为维持性血液透析患者血管钙化的独立危险因素,而血清Klotho蛋白为维持性血液透析患者血管钙化的独立保护因素[10]。闫燕[11]等人的研究中,指出β-Klotho浓度是糖尿病肾病维持性血液透析患者发生颈动脉钙化的独立危险因素。以上研究均对Klotho蛋白预防糖尿病肾病产生血管钙化的应用价值做出了有效的阐释。李慧[12]等人的研究指出,在调节FGF23/Klotho信号通路中,可以提高Klotho蛋白和血钙水平,经改善钙磷代谢紊乱,来预防阻止血管钙化进度。牟洪宾[13]等人的研究中,同样对FGF23和Klotho蛋白进行分析,同时联合脂蛋白相关磷脂酶A2,表示Klotho蛋白与炎性因子及血磷呈负相关。抗衰老蛋白Klotho在影响血管平滑肌细胞增殖和迁移、以及缓解炎症中起着重要作用。在大鼠的血管平滑肌细胞中,重组外源性Klotho,可基于调节NF-κB p65通路调节BAG3表达,影响血管紧张素Ⅱ来有效遏制血管平滑肌细胞的增殖与迁移。魏建行[14]等人的研究表示,RNA干扰Klotho可促进人主动脉血管平滑肌细胞增殖、迁移以及氧化应激水平增加,指出Klotho可作为防治动脉硬化的全新靶点。刘海军[15]等人则对klotho通过Wnt/β-catenin通路可以抑制高磷诱导的人主动脉平滑肌钙化进行了报道。Klotho蛋白减轻糖尿病肾病患者的作用途径主要包括:延缓病程,维持肾功能,维持正常血磷水平,同时抑制平滑肌细胞对磷的摄取。

3 Klotho蛋白稳定内皮功能

内皮功能紊乱是造成糖尿病肾病的主要因素之一。在高血糖水平反复表达下,可导致糖尿病患者全身微血管受损,并引发内皮损伤,这是微血管并发症发作因素之一。血管内皮生长因子可调节血管通透性,同时促进血管新生并维持血管功能的作用。内皮祖细胞可有效修复血管损伤,旁分泌和分化是可影响并介导该细胞促进血管生成的主要机制。有研究表示,Klotho蛋白具有促进血管生成的作用[16]。幸世峰[17]等人的研究指出,Klotho蛋白可以经调控磷代谢来维持组织工程血管的长期通畅,可以促进内皮祖细胞的旁分泌和分化,诱导血管生成和促进损伤内皮的修复。Klotho对内皮细胞生物学行为予以重塑,经自噬的“自我清除”机制来减少机体受损细胞器,同时清除异常蛋白,降低氧化应激水平,预防内皮细胞衰老[18]。Li Peng[19]等人的研究对Beclin 1/Bcl-2复合物的自噬活性调节予以探讨,表示Klotho可以通过破坏beclin 1/Bcl2相互作用和增强自噬来部分保护肾脏。另外,毛琦等人的研究还指出胰岛素/胰岛素样生长因子1通路可以影响Klotho自噬水平。目前临床普遍认为Klotho蛋白可作为一种血管保护蛋白,并基于自身自噬机制,来维持内皮组织的稳定,改善内皮功能[18]。

4 Klotho蛋白延缓肾脏纤维化

肾脏纤维化由纤维组织的增生所引起,说明肾脏功能呈逐步丧失态势,也提示着病情较为严重[20-21]。转化生长因子-β1信号通路的激活容易造成糖尿病肾病肾脏纤维化。王岚[22]等人的研究指出,早期生长反应因子1在肾脏多种细胞中表达,可与转化生长因子-β1的启动子结合激活转化生长因子-β1转录,且转化生长因子-β1还会经Smad3信号通路上调早期生长反应因子1的表达,形成一个正反馈环。Klotho常见表达于肾小管上皮细胞中,可竞争性地结合转化生长因子-β1受体,抑制转化生长因子-β1/Smads信号通路,降低早期生长反应因子1表达水平,继进而发挥拮抗肾脏纤维化、延缓病情进展的作用。据有关研究指出,Klotho通过抑制胰岛素下游IRS-1/PI3K/AKT信号通路,来缓解肾脏的纤维化[23]。刘硕[23]等人的研究,血清Klotho蛋白可以影响透析患者残余肾功能的独立因素,且Klotho蛋白水平与患者残余肾功能、IPTH、FGF-23、钙和磷水平存在相关性。另外,Wnt/PCP和Wnt/Ca2+信号传导对糖尿病肾病肾组织纤维化发展至关重要的作用。李珊珊[24]的报道指出,Klotho可以抑制Wnt信号转导,作为Wnt/β-catenin信号的负性调节剂,在抑制Wnt/β-catenin信号通路的转导下,利于减少了细胞外基质的沉积。

5 Klotho蛋白抗炎抗衰老

Klotho蛋白作为一种抗衰老蛋白质,在人体大脑和血液中循环。当Klotho蛋白过度表达时,延长人类和小鼠的寿命。Klotho蛋白可以经抑制NF-κB活化和炎症细胞因子的产生来响应TNF-α,对肾细胞具有抗炎和保护作用。TNF-α可降低Klotho蛋白的表达并导致肾组织纤维化,Klotho蛋白抑制TNF-α表达和TNF-α诱导的许多炎症相关分子的产生,Klotho蛋白还可以抑制NF-κB向细胞核的易位,降低其DNA结合活性,并阻断TNF-α诱导的磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)途径的启动。以此来抑制了凋亡胰腺细胞的丢失,保护肾脏细胞。对α-klotho蛋白可保护神经胶质细胞免受炎症和死亡的病理过程予以了证明,经检测可触发各种细胞类型中促炎细胞因子的释放来引起急性炎症反应的脂多糖,指出α-klotho蛋白可适度逆转炎症诱导分泌,经抵抗神经炎症来发挥抗衰老作用。

6 小结

糖尿病肾病有着较高的发病率,该病具有难以自愈和需要长期治疗等特点,故寻找新的治疗靶点十分重要。Klotho蛋白具有抗氧化、稳定内皮血管功能,阻碍血管钙化和肾脏纤维化,以及抗炎和保护肾细胞及延缓衰老的作用,可作为糖尿病肾病的治疗新靶点。