编辑推荐：
脂质代谢紊乱是糖尿病肾病（DKD）的一个特征。作者报道足细胞中的神经酰胺合成酶6 （CerS6）通过诱导线粒体DNA渗漏、激活cGAS-STING通路和促进炎症参与雄性小鼠糖尿病肾病（DKD）的发病。
靶向 CerS6：糖尿病肾病治疗的新希望 —— 武汉大学团队研究成果解读
近日，来自武汉大学人民医院肾内科、武汉大学肾脏病与泌尿外科学研究所、湖北省肾脏病临床研究中心的研究人员在《Nature Communications》期刊上发表了题为 “CerS6 links ceramide metabolism to innate immune responses in diabetic kidney disease” 的研究论文。该研究揭示了神经酰胺合酶 6（CerS6）在糖尿病肾病（DKD）发病机制中的关键作用，为治疗蛋白尿性肾病提供了潜在的新靶点，对改善 DKD 患者的预后具有重要意义。
研究背景
DKD 是全球终末期肾病（ESRD）的主要病因，约 40% 的糖尿病患者会受其影响，给公共卫生带来沉重负担。目前的干预措施，如降糖药和肾素 - 血管紧张素 - 醛固酮系统（RAAS）阻滞剂，无法完全阻止 DKD 进展为 ESRD。新型降糖药钠 - 葡萄糖协同转运蛋白 2（SGLT2）抑制剂和胰高血糖素样肽 - 1（GLP - 1）激动剂的临床应用表明，除高血糖和血流动力学异常外，可能存在其他机制主导或协调 DKD 的发展。
肾脏脂质代谢紊乱是 DKD 的病理特征之一，不同肾脏细胞对脂质积累的敏感性存在差异。足细胞对脂质积累尤为敏感，易导致胰岛素抵抗、细胞凋亡、蛋白尿及肾功能恶化。鞘脂代谢异常与肾脏疾病中的足细胞损伤有关，但鞘脂积累导致足细胞损伤的确切机制尚不清楚。CerS6 作为神经酰胺从头合成的关键酶，其在 DKD 中的作用及机制有待研究。
研究材料与方法
- 实验动物：构建多种小鼠模型，包括足细胞特异性 CerS6 敲入小鼠、敲除小鼠，足细胞特异性 Vdac1 敲除小鼠，链脲佐菌素加高脂饮食（STZ/HFD）诱导的糖尿病小鼠、自发性 2 型糖尿病 db/db 小鼠、阿霉素（ADR）诱导的局灶节段性肾小球硬化（FSGS）小鼠模型。实验过程遵循武汉大学人民医院动物实验伦理委员会的规定，仅使用雄性小鼠。
- 细胞培养：培养条件永生化人足细胞，通过改变培养条件（如高糖、ADR 处理）、转染 siRNA 或质粒等方式进行研究。
- 检测方法：运用蛋白质免疫印迹（Western blotting）、单细胞 RNA 测序（scRNA - seq）、免疫荧光染色、组织学分析、透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、RNA 测序、脂质组学分析等多种实验技术，检测相关蛋白表达、基因活性、细胞和组织形态学变化、线粒体功能及代谢物水平等指标。
研究技术路线
- 利用 scRNA - seq 数据及多种染色方法分析 CerS6 在肾脏细胞中的表达分布，在小鼠模型和患者样本中检测 CerS6 表达变化。
- 通过构建基因敲除和敲入小鼠模型，研究 CerS6 对肾小球和足细胞损伤、炎症反应的影响。
- 运用 RNA 测序、免疫荧光等技术探究 CerS6 影响足细胞损伤的机制，包括对线粒体功能、mtDNA 释放及 cGAS - STING 信号通路的作用。
- 通过分子对接、突变实验等方法明确 CerS6 衍生的神经酰胺（d18:1/16:0）与线粒体通道蛋白 VDAC1 的相互作用及对 mtDNA 释放的影响。
研究结果
CerS6 在肾小球疾病中的表达变化
研究人员通过 Western blotting 发现 CerS6 在成熟小鼠的肝脏、脾脏和肾脏等器官中均有表达。scRNA - seq 数据及多种染色结果表明，CerS6 主要在足细胞中表达，且在 DKD 患者、FSGS 患者及多种小鼠肾小球损伤模型（如 STZ/HFD 诱导的糖尿病小鼠、db/db 小鼠、ADR 诱导的 FSGS 小鼠）的足细胞中表达上调。在高糖或 ADR 处理的原代足细胞和人足细胞中，CerS6 表达也显著增加。此外，在 DKD 和 FSGS 患者的肾脏活检样本中，足细胞中 CerS6 的表达升高，且其表达水平与估算的肾小球滤过率（eGFR）呈负相关，与血清肌酐和蛋白尿水平呈正相关。
足细胞特异性 CerS6 缺失对糖尿病小鼠的影响
研究人员构建了足细胞特异性 CerS6 敲除小鼠（Cre+/CerS6 小鼠），并诱导其患 DKD。结果显示，与糖尿病 Cre+/CerS6++ 小鼠相比，糖尿病 Cre+/CerS6 小鼠的尿白蛋白排泄减少，肾小球系膜扩张减轻，肾小球基底膜增厚、足细胞足突增宽和融合现象减少，足细胞损失降低，肾小球硬化得到缓解，但对肾小管间质纤维化无明显影响。这表明 CerS6 缺失可减轻糖尿病诱导的足细胞损伤。
足细胞特异性 CerS6 缺失对炎症反应的影响
对糖尿病小鼠肾小球进行 RNA 测序，发现 CerS6 缺失可显著改变炎症和脂质代谢相关通路。进一步研究表明，CerS6 缺失可减少糖尿病小鼠肾小球中 CD68 阳性细胞数量及炎症细胞因子（如白细胞介素 - 1β、白细胞介素 - 6、肿瘤坏死因子 - α、单核细胞趋化蛋白 - 1）的 mRNA 水平，抑制 cGAS - STING 信号通路的激活。在体外实验中，敲低 CerS6 可减轻高糖诱导的人足细胞炎症细胞因子 mRNA 增加及 cGAS - STING 通路激活。此外，研究还发现 CerS6 与足细胞 mtDNA 释放相关，敲低 CerS6 可减少高糖诱导的 mtDNA 泄漏。
足细胞特异性 CerS6 过表达对小鼠的影响
构建足细胞特异性 CerS6 敲入小鼠（CerS6pocki 小鼠），结果显示，与对照小鼠相比，CerS6pocki 小鼠在 3 月龄时尿白蛋白排泄增加，肾小球系膜扩张，4 月龄时这些变化进一步加重，同时出现足细胞损伤，足细胞特异性标记物表达下降。这表明足细胞特异性过表达 CerS6 可诱导足细胞损伤。
CerS6 与线粒体功能及 mtDNA 释放的关系
研究发现，CerS6 表达与线粒体损伤相关。敲低 CerS6 可减轻高糖诱导的线粒体 ROS 产生、线粒体膜电位降低、线粒体裂变增加及 ATP 减少，改善线粒体功能。机制研究表明，CerS6 衍生的 Cer（d18:1/16:0）可结合到线粒体通道蛋白 VDAC1 的 Glu59 残基上，诱导 VDAC1 寡聚化，导致 mtDNA 释放。敲低 CerS6 或抑制 VDAC1 寡聚化可减少 mtDNA 释放，缓解线粒体功能障碍。
CerS6 和 VDAC1 的协同作用
构建足细胞特异性 Vdac1 敲除小鼠，并通过肾内注射腺相关病毒载体 AAV9 - CerS6 使其过表达 CerS6。结果显示，敲除 Vdac1 可显著减轻 CerS6 过表达诱导的蛋白尿、系膜基质积累、基底膜增厚、足细胞足突增宽和融合，恢复足细胞特异性标记物的表达，抑制炎症反应和 cGAS - STING 信号通路的激活。这表明 CerS6 和 VDAC1 协同介导足细胞损伤和炎症。
敲除 CerS6 对 ADR 小鼠的影响
在 ADR 诱导的肾病小鼠模型中，敲除 CerS6 可降低尿白蛋白排泄，减轻肾小球系膜扩张、基底膜增厚、足细胞足突增宽和融合，减少足细胞损失。这表明 CerS6 缺失可减轻 ADR 诱导的足细胞损伤。
研究结论
本研究表明，CerS6 主要定位于肾小球足细胞，在 DKD 和其他足细胞病患者及小鼠模型中表达上调。足细胞特异性敲除 CerS6 可减轻肾小球损伤、炎症反应和足细胞损伤，而过表达 CerS6 则诱导足细胞损伤。机制上，CerS6 衍生的 Cer（d18:1/16:0）与 VDAC1 结合，导致 mtDNA 泄漏，激活 cGAS - STING 信号通路，引发免疫炎症反应。该研究揭示了 CerS6 在 DKD 发病机制中的关键作用，为治疗蛋白尿性肾病提供了潜在的新靶点。
研究讨论
尽管肾小球鞘脂积累、线粒体损伤和炎症反应是 DKD 的主要病理特征，但它们之间的相互作用机制尚不清楚。本研究发现 CerS6 在 DKD 中的重要作用，为理解 DKD 的发病机制提供了新视角。脂质肾毒性假说认为，足细胞对脂质积累敏感，CerS6 作为鞘脂代谢关键酶，其在足细胞中的异常表达可能通过影响脂质代谢引发损伤。炎症在 DKD 中的作用日益受到关注，本研究表明 CerS6 与 DKD 炎症反应密切相关，为靶向治疗提供了依据。
本研究具有重要的临床意义。CerS6 在代谢疾病中的作用逐渐受到重视，抑制 CerS6 可改善肥胖相关的胰岛素抵抗。在 DKD 中，靶向 CerS6 可能比单一抑制下游事件更有效，且由于 CerS6 特异性表达于足细胞，可减少药物开发的成本和难度。然而，本研究也存在一些局限性，如未在人体中进行研究，CerS6 在糖尿病状态下升高的机制不明，Cer（d18:1/16:0）调节 VDAC1 寡聚化的具体机制不清，以及 scRNA - seq 数据库中部分数据与实验结果存在差异等问题。
未来研究需进一步探索这些未知领域，深入了解 CerS6 在 DKD 中的作用机制，为开发更有效的治疗策略提供理论支持。总体而言，本研究为 DKD 的治疗和预防开辟了新方向，有望为广大患者带来新的希望 。
