SETD7通过激活A2B受体-JAK2/STAT3通路加剧糖尿病肾病纤维化与炎症的机制研究

《Cell & Bioscience》：SETD7 exacerbates diabetic nephropathy through activating A2B receptor-JAK2/STAT3 pathway

本研究针对糖尿病肾病(DN)缺乏有效治疗靶点的临床难题，聚焦表观遗传调控因子SETD7在DN中的作用机制。研究人员通过构建Setd7-/-基因敲除小鼠模型和高葡萄糖诱导的肾系膜细胞(MCs)实验体系，首次揭示SETD7通过直接促进腺苷A2B受体(A2BR)转录，进而激活JAK2/STAT3信号通路，驱动肾脏纤维化和炎症反应的重要机制。该发现不仅阐明了DN发病的新表观遗传机制，更为开发SETD7靶向治疗策略提供了理论依据。

　　

糖尿病已成为全球性的重大公共卫生挑战，随着患病率的持续攀升，糖尿病肾病(DN)作为最严重的并发症之一，俨然成为终末期肾病(ESRD)的主要诱因。当前临床治疗主要依赖血糖控制和肾素-血管紧张素系统(RAS)阻断剂等手段，但疗效有限，DN患病率在过去三十年间持续上升，迫切需要揭示新的分子机制和治疗靶点。

在这项发表于《Cell & Bioscience》的研究中，黄秋元等科研人员将目光投向了表观遗传调控领域。SETD7作为一种组蛋白甲基转移酶，以其通过组蛋白H3赖氨酸4甲基化(H3K4me)激活基因转录的功能而闻名，但它在糖尿病肾病中的具体作用仍属未知。研究人员发现，在高葡萄糖诱导的肾系膜细胞和糖尿病小鼠肾脏中，SETD7表达显著上调，这提示它可能参与了DN的发病过程。

为了验证这一假设，研究团队构建了SETD7基因敲除(Setd7^-/-)小鼠模型，并通过链脲佐菌素(STZ)诱导糖尿病肾病。令人振奋的是，SETD7缺失显著改善了肾功能指标，包括肌酐清除率(Ccr)、尿白蛋白排泄量和尿白蛋白/肌酐比值(ACR)。组织学分析进一步显示，SETD7敲除减轻了肾小球肥大、系膜基质扩张和胶原蛋白积累，表明SETD7缺失能够有效缓解糖尿病引起的肾脏损伤。

在细胞水平上，研究人员使用小鼠肾系膜细胞系SV40-MES-13进行了一系列实验。通过小干扰RNA(siRNA)沉默SETD7或使用SETD7抑制剂sinefungin处理，均显著抑制了高葡萄糖诱导的炎症和纤维化标志物表达。相反，SETD7过表达则足以引发类似糖尿病的炎症和纤维化反应，证明SETD7在肾系膜细胞功能障碍中起着核心作用。

机制探索方面，研究发现SETD7直接结合到Adora2b基因(编码A2BR)启动子区域，促进其转录。A2BR作为低亲和力腺苷受体，在糖尿病肾病中表达上调，且其缺失能够减轻高葡萄糖诱导的病理变化。更重要的是，A2BR敲除逆转了SETD7过表达引起的促纤维化和促炎症效应，表明SETD7至少部分通过调控A2BR表达来发挥作用。

深入研究揭示，A2BR通过其第三个细胞内环(ICL3)结构域与JAK2直接相互作用，激活JAK2/STAT3信号通路。高葡萄糖刺激促进A2BR与JAK2结合，导致JAK2酪氨酸1007/1008位点磷酸化(p-JAK2)，进而引发STAT3酪氨酸705位点磷酸化(p-STAT3)及其核转位，最终调控下游靶基因表达。SETD7缺失则显著抑制了这一通路在糖尿病肾脏中的激活。

本研究主要采用了基因敲除动物模型构建、细胞培养与基因操作、蛋白质免疫印迹、免疫组织化学/免疫荧光染色、染色质免疫沉淀(ChIP)-PCR、GST pull-down和免疫共沉淀(Co-IP)等关键技术方法。动物实验使用8周龄SETD7敲除小鼠及同窝野生型对照，通过STZ诱导糖尿病模型；细胞实验使用SV40-MES-13小鼠肾系膜细胞系，进行高葡萄糖刺激、siRNA转染和过表达处理。

SETD7表达在糖尿病肾脏中上调

研究人员首先通过生物信息学分析和实验验证发现，SETD7在STZ诱导的1型糖尿病(T1D)小鼠和db/db 2型糖尿病(T2D)小鼠肾脏中表达显著升高。Western blot和RT-qPCR结果显示，糖尿病小鼠肾脏中SETD7在蛋白和mRNA水平均明显上调。免疫组化染色进一步证实了这一发现。在高葡萄糖处理的肾系膜细胞中，SETD7表达同样增加，且伴随炎症标志物iNOS和IL-6的升高，提示SETD7可能参与糖尿病肾病的发病过程。

SETD7缺失缓解糖尿病肾病肾脏损伤

通过比较STZ诱导的Setd7^+/+和Setd7^-/-小鼠，研究发现SETD7敲除显著改善肾功能指标，包括降低肌酐清除率、尿白蛋白排泄量和尿白蛋白/肌酐比值。组织学分析显示，SETD7缺失减轻了肾小球肥大、系膜基质扩张和胶原蛋白沉积。同时，纤维化和炎症介质如纤维连接蛋白(FN)、胶原蛋白3、MMP9、iNOS、COX-2和IL-6的表达在SETD7敲除小鼠肾脏中明显下降，表明SETD7缺失能够有效缓解糖尿病引起的肾脏病理改变。

SETD7缺失缓解肾系膜细胞纤维化和炎症

在细胞实验中，SETD7沉默显著抑制了高葡萄糖诱导的炎症和纤维化标志物表达，包括胶原蛋白1、胶原蛋白3、iNOS、IL-6和IL-1β。SETD7抑制剂sinefungin处理也产生类似效果。相反，SETD7过表达足以引发炎症和纤维化反应，即使在没有高葡萄糖刺激的情况下，也能上调iNOS、COX-2、IL-6、IL-1β、FN、胶原蛋白1、胶原蛋白3、MMP9和α-SMA的表达，证明SETD7在驱动肾系膜细胞功能障碍中的核心作用。

SETD7介导A2BR转录促进纤维化和炎症

研究发现SETD7通过直接结合Adora2b基因启动子区域促进A2BR转录。染色质免疫沉淀(ChIP)实验显示，在高葡萄糖条件下，SETD7富集在Adora2b启动子区域，而SETD7沉默则减少这种富集。功能上，A2BR敲除逆转了SETD7过表达引起的促纤维化和促炎症效应，表明SETD7通过调控A2BR表达来发挥作用。这些结果确立了SETD7-A2BR轴在糖尿病肾病中的重要性。

A2BR与JAK2相互作用促进JAK2/STAT3通路激活

机制研究表明，A2BR通过其ICL3结构域与JAK2直接相互作用，激活JAK2/STAT3信号通路。高葡萄糖促进A2BR-JAK2结合，导致JAK2磷酸化，进而引发STAT3磷酸化和核转位。A2BR沉默或SETD7缺失均抑制这一通路的激活，而STAT3抑制剂statitic处理减轻高葡萄糖诱导的纤维化和炎症反应，证明JAK2/STAT3通路在SETD7-A2BR轴下游的关键作用。

SETD7缺失抑制A2BR和JAK2/STAT3通路

在体实验进一步证实，SETD7敲除降低糖尿病小鼠肾脏中A2BR表达，抑制JAK2/STAT3通路激活，减少STAT3核转位和IL-6水平。这些结果在整体动物水平验证了SETD7通过调控A2BR-JAK2/STAT3轴促进糖尿病肾病发展的机制。

本研究首次阐明了SETD7在糖尿病肾病中的关键作用及其分子机制。研究发现SETD7通过表观遗传调控直接促进A2BR转录，A2BR继而与JAK2相互作用激活JAK2/STAT3信号通路，驱动肾脏纤维化和炎症反应，最终加速糖尿病肾病进展。这一发现不仅揭示了糖尿病肾病发病的新机制，将表观遗传调控、腺苷受体信号和炎症-纤维化反应有机联系起来，更重要的是为开发SETD7靶向治疗策略提供了理论依据。针对SETD7-A2BR-JAK2/STAT3轴的联合干预策略，可能为糖尿病肾病治疗开辟新的途径，特别是对于现有治疗效果有限的晚期患者具有重要临床意义。