沉默信息調(diào)節(jié)因子6在糖尿病腎病發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

蘆倩倩，方敬愛(ài)，常沁濤

目前，慢性腎臟病(chronic kidney disease，CKD)已被認(rèn)為是全球性的公共健康問(wèn)題。糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)是糖尿病的并發(fā)癥之一，是糖尿病并發(fā)的腎臟微血管病變。在發(fā)達(dá)國(guó)家，引起終末期腎病(ESRD)的首要病因是糖尿病腎病[1-2]。預(yù)測(cè)在未來(lái)幾年內(nèi)，我國(guó)糖尿病腎病將會(huì)超過(guò)慢性腎炎，成為造成ESRD的主要病因[3]。近年來(lái)，沉默信息調(diào)節(jié)因子(SIRT)家族逐漸被認(rèn)識(shí)，研究發(fā)現(xiàn)該家族在腎臟疾病中發(fā)揮著作用。SIRT6是SIRT家族的一員，幾乎存在于所有的生物體中，其擁有多種酶活性。既往研究表明，SIRT6在糖尿病腎病的進(jìn)展中發(fā)揮重要作用，功能與SIRT1相似[4]。本研究主要綜述SIRT6在糖尿病腎病發(fā)病機(jī)制中的作用，為糖尿病腎病的防治提供理論基礎(chǔ)。

1 SIRT6的結(jié)構(gòu)與功能

人類(lèi)最早發(fā)現(xiàn)的是沉默信息調(diào)控因子2(Sir2)，屬于sirtuins家族，幾乎存在于所有的哺乳動(dòng)物中，其本質(zhì)是去乙?；?，依賴(lài)于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)，而且Sir2能延長(zhǎng)酵母壽命[5]。SIRT家族共有7種不同的亞型(SIRT1～7)，由275個(gè)氨基酸組成。很多研究提示SIRT1、SIRT6參與腎臟疾病的發(fā)生。SIRT6在定位和功能上與酵母Sir2密切相關(guān)[6]。慢性病的發(fā)生與進(jìn)展過(guò)程中多有SIRT6參與，糖尿病也不例外。

在人類(lèi)的19號(hào)染色體上(19p13.3)，存在SIRT6基因，總長(zhǎng)8 427 bp，能夠編碼蛋白質(zhì)355個(gè)氨基酸殘基，其相對(duì)分子質(zhì)量為39.1×103[7]。SIRT6的本質(zhì)是組蛋白去乙?；?，擁有二磷酸腺苷(ADP)核糖基轉(zhuǎn)移酶活性、去乙?；富钚裕駷橹?，發(fā)現(xiàn)SIRT6的3種去乙?；孜?，分別為C末端結(jié)合蛋白相互作用蛋白、H3組蛋白上第56位賴(lài)氨酸(H3K56)、H3組蛋白上第9位賴(lài)氨酸(H3K9)[8]。SIRT6由N端、C端和保守的中心域組成，N端主要負(fù)責(zé)H3K9和H3K56去乙酰酶活性和與染色質(zhì)結(jié)合，C端則負(fù)責(zé)將胞漿內(nèi)新合成的SIRT6移入核內(nèi)。

2 SIRT6與足細(xì)胞

在腎小球基底膜外部存在一種高分化的細(xì)胞，叫足細(xì)胞。腎小球?yàn)V過(guò)屏障主要由種類(lèi)多樣的裂孔膜蛋白構(gòu)成，它們存在于足細(xì)胞內(nèi)，包括Podocin、Nephrin、α-actinin-4、CD2AP、TRPC6等，互相嵌插組成類(lèi)似于分子篩的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步阻止除小分子量的蛋白質(zhì)漏出[9]。足細(xì)胞的進(jìn)行性損傷丟失是腎臟疾病發(fā)展的標(biāo)志。糖尿病腎臟病變(DKD)蛋白尿的產(chǎn)生與足細(xì)胞的數(shù)量改變、結(jié)構(gòu)異常、功能喪失密切相關(guān)[10]。腎小球?yàn)V過(guò)屏障受到破壞時(shí)，可導(dǎo)致糖尿病病人的腎功能受損[11]。在2型糖尿病病人中，足細(xì)胞丟失和足細(xì)胞結(jié)構(gòu)的改變是從糖尿病腎病的早期開(kāi)始發(fā)生的[12]。一些研究顯示，過(guò)高的血糖濃度能夠抑制近端腎小管細(xì)胞和足細(xì)胞的自噬活性，主要是通過(guò)過(guò)度活化哺乳動(dòng)物雷帕霉素復(fù)合物1(mTORc1)靶標(biāo)來(lái)完成。高血糖引起的足細(xì)胞損傷可以由SIRT6通過(guò)多種途徑改善，包括抗凋亡、抗炎癥、激活足細(xì)胞的自噬、減少足細(xì)胞骨架重排[13]。Liu等[14]研究表明，SIRT6在一些疾病中的表達(dá)降低，如阿霉素腎病、糖尿病腎病，這些特異性的SIRT6缺陷導(dǎo)致了足細(xì)胞損傷，從而使蛋白尿的產(chǎn)生增多。高血糖可以導(dǎo)致足細(xì)胞損傷，SIRT6可以保護(hù)足細(xì)胞，這與它在巨噬細(xì)胞中表達(dá)增加，通過(guò)促進(jìn)巨噬細(xì)胞的M2轉(zhuǎn)化有關(guān)[15]。也有研究發(fā)現(xiàn)，高血糖引起足細(xì)胞損傷與炎癥反應(yīng)的激活有關(guān)，高血糖可以激活NF-κB，進(jìn)一步促進(jìn)p65的入核，從而對(duì)足細(xì)胞產(chǎn)生損害作用[16]。Fan等[17]研究發(fā)現(xiàn)，足細(xì)胞在體外高濃度的葡萄糖中會(huì)發(fā)生線(xiàn)粒體形態(tài)紊亂、凋亡，同時(shí)出現(xiàn)SIRT6表達(dá)減少及p-AMPK的水平下調(diào)。高血糖對(duì)線(xiàn)粒體的影響是多方面的，包括減少線(xiàn)粒體數(shù)目、降低線(xiàn)粒體膜電位水平、增加線(xiàn)粒體內(nèi)超氧化物總量。此外，活性氧簇(reactive oxygen，ROS)在經(jīng)過(guò)高血糖處理的足細(xì)胞中也顯著增加。與之相反，高血糖導(dǎo)致的上述線(xiàn)粒體損傷可以通過(guò)SIRT6質(zhì)粒轉(zhuǎn)染來(lái)緩解。高血糖可以增加H3K56ac和H3K9ac的水平表達(dá)，但這些變化可以在被SIRT6轉(zhuǎn)染的足細(xì)胞中削弱。高表達(dá)的SIRT6還可以抵抗高血糖導(dǎo)致的氧化應(yīng)激及細(xì)胞凋亡。

3 SIRT6與腎小球系膜細(xì)胞

腎臟固有細(xì)胞包括腎小球系膜細(xì)胞(glomerular mesangial cells，GMCs)，能夠保持腎小球的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、維持其功能，這歸功于它所具備的產(chǎn)生細(xì)胞因子、分泌細(xì)胞外基質(zhì)、吞噬及清除大分子量物質(zhì)、細(xì)胞收縮的功能[18]。研究表明，GMCs在高血糖的環(huán)境刺激下，ROS會(huì)過(guò)多生成，促進(jìn)炎性因子的紊亂表達(dá)，產(chǎn)生過(guò)度的炎性反應(yīng)，致使氧化應(yīng)激損傷細(xì)胞，分泌細(xì)胞外基質(zhì)導(dǎo)致沉積[19- 20]。GMCs在腎小球炎癥反應(yīng)中起到了中心環(huán)節(jié)的作用。SIRT6能夠去乙?；M蛋白3中的SMAD家族成員3(SMAD3)、Lys-56、Lys-9，從而結(jié)合并抑制關(guān)鍵轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因的表達(dá)[21]。So等[22]研究SIRT6在鎘(Cd)誘導(dǎo)的腎臟毒性中的作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，Cd暴露后一種自噬相關(guān)基質(zhì)[p62/sequestosome-1(SQSTM1)]，以?xún)煞N形式堆積于小鼠腎小球膜細(xì)胞中，包括單體形式和多泛素化形式(polyUb)。經(jīng)Cd處理后，SIRT6和p62會(huì)從細(xì)胞核移出，重新定位到細(xì)胞質(zhì)中，SIRT6過(guò)度表達(dá)使腎小球膜細(xì)胞中polyUb-p62的水平發(fā)生變化，減少細(xì)胞凋亡。

4 SIRT6與腎小球內(nèi)皮細(xì)胞

腎小球內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)于腎臟非常重要，它能夠維持血管的通透性。糖萼是內(nèi)皮表層(endothelial surface layer，ESL) 包被著內(nèi)皮細(xì)胞[23]，呈凝膠狀，主要由多糖-蛋白質(zhì)復(fù)合物組成，其帶負(fù)電荷，對(duì)于穩(wěn)定局部細(xì)胞周?chē)h(huán)境、維護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞的傳導(dǎo)信號(hào)、腎小球?yàn)V過(guò)中發(fā)揮著不可或缺的作用。研究表明，在糖尿病腎病病人體內(nèi)，高濃度血糖持續(xù)存在，腎小球內(nèi)皮細(xì)胞會(huì)因此出現(xiàn)破壞[24- 25]。腎小球內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)量的絕對(duì)改變與尿蛋白的水平具有相關(guān)性，此外，糖尿病腎病的嚴(yán)重程度可以用尿白蛋白濃度表達(dá)。宋其蔓等[26]研究發(fā)現(xiàn)，高糖處理人腎小球內(nèi)皮細(xì)胞(human renal glomerular endothelial cells，HRGEC)后，細(xì)胞存活率明顯降低，凋亡率顯著上升，表明HRGEC在高葡萄糖濃度的環(huán)境刺激下會(huì)出現(xiàn)損傷。SIRT6在維持血管內(nèi)皮細(xì)胞動(dòng)態(tài)平衡方面發(fā)揮重要作用，可作為內(nèi)皮功能障礙的保護(hù)靶點(diǎn)。有研究表明，SIRT6的過(guò)度表達(dá)使血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和ROC的產(chǎn)生減少，SIRT6的降低加重了AngⅡ誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞損傷[27]。煙酰胺磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶(NAMPT)是一種重要的酶，它參與煙酰胺腺嘌呤二核苷酸生物合成。Chen等[28]研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病腎病小鼠腎小球明顯萎縮、減少，內(nèi)源性NAMPT過(guò)度調(diào)節(jié)。經(jīng)NAMPT調(diào)控后，腎小球細(xì)胞NF-κBp65表達(dá)率升高，Sirt1表達(dá)率下降，而纖維化因子的表達(dá)量增加。

5 SIRT6與腎小管上皮細(xì)胞

大量研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病腎病早期以腎小管上皮細(xì)胞凋亡為特征，高血糖可導(dǎo)致腎小管上皮細(xì)胞凋亡[29]。在體內(nèi)和體外，高血糖使SIRT1在腎小管上皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)化中的表達(dá)降低。SIRT1基因敲除模型組病理切片檢查顯示腎小球系膜增生、基底膜肥厚、腎小球增大等異常變化。高血糖誘導(dǎo)的SIRT1表達(dá)下調(diào)使鋅指糖尿病腎病A/RNA結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子陰陽(yáng)1(YY1)脫乙?；鶞p少，這是高血糖誘導(dǎo)的間充質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)蛋白表達(dá)異常的原因。SIRT1介導(dǎo)的YY1脫乙酰基的刺激顯著降低了糖尿病腎病中高血糖誘導(dǎo)的間充質(zhì)轉(zhuǎn)化[30]。高血糖引起的腎小管上皮細(xì)胞損傷是由蛋白激酶C(PKC)、ROS產(chǎn)生增加、AGEs積累等引起的[31]。有研究認(rèn)為，高糖能使人近端腎小管上皮細(xì)胞(HK-2)從鵝卵石轉(zhuǎn)變?yōu)轭?lèi)似成纖維細(xì)胞的梭狀，引起HK-2細(xì)胞的間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，這一過(guò)程沒(méi)有滲透壓參與[32]。ROS可以介導(dǎo)激活NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)通路，同時(shí)可使HK-2細(xì)胞內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化、細(xì)胞內(nèi)間質(zhì)纖維化。Zhang等[33]動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明，過(guò)表達(dá)的SIRT6可降低脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的小鼠細(xì)胞凋亡，提高HK-2細(xì)胞SIRT6、LC3B-Ⅱ/LC3B-mRNA和蛋白的調(diào)控水平，促進(jìn)細(xì)胞自噬的水平。

6 小結(jié)與展望

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提高，糖尿病腎病所致晚期腎病所占比例逐年增加，多種因素參與糖尿病腎病的發(fā)生，有必要進(jìn)一步研究。綜上所述，SIRT6具有抗炎、調(diào)節(jié)自噬和抗凋亡的作用，對(duì)腎臟細(xì)胞有保護(hù)作用，從而拉長(zhǎng)糖尿病腎病的病程進(jìn)展。但SIRT6控制糖尿病腎病的具體機(jī)制尚未完全闡明，需要更多的研究為SIRT6靶點(diǎn)治療糖尿病腎病提供理論依據(jù)。