4-苯基丁酸通过改善IV型胶原蛋白折叠减轻Alport综合征小鼠模型肾脏病变的研究

研究人员针对Alport综合征(AS)这一由COL4A3/4/5基因突变导致的遗传性肾小球基底膜(GBM)病变，开展化学分子伴侣4-苯基丁酸(4-PBA)和牛磺熊去氧胆酸(TUDCA)的干预研究。通过构建Col4a3:p.Gly1332Glu基因敲入小鼠模型，发现长期4-PBA治疗可显著改善GBM超微结构，减少54%基底膜病变，降低蛋白尿和血尿，并抑制肾纤维化。该研究首次证实4-PBA通过促进突变胶原蛋白正确折叠和分泌，为AS治疗提供新策略。

　　

在遗传性肾脏疾病领域，Alport综合征(AS)始终是困扰医学界的难题。这种由COL4A3、COL4A4或COL4A5基因突变导致的疾病，会破坏肾小球基底膜(GBM)的主要成分——IV型胶原蛋白(Col4)网络，导致进行性肾功能衰竭。尽管目前通过阻断肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)可以延缓疾病进展，但患者最终仍难以避免走向终末期肾病。更令人担忧的是，超过50%的AS患者携带的是错义突变，这些突变导致胶原蛋白错误折叠，但具体致病机制和治疗策略仍不明确。

针对这一临床困境，来自某研究机构的研究团队在《Kidney International》发表重要研究成果。他们聚焦最常见的甘氨酸替代突变，构建了模拟人类p.Gly1334Glu的Col4a3:p.Gly1332Glu基因敲入小鼠模型，并创新性地采用FDA已批准的两种化学分子伴侣——4-苯基丁酸(4-PBA)和牛磺熊去氧胆酸(TUDCA)进行干预。研究发现，长期4-PBA治疗能显著改善AS小鼠肾脏表型，为这类遗传性肾病提供了全新的治疗思路。

研究团队主要运用了基因工程小鼠模型构建、透射电镜超微结构分析、质谱蛋白质组学、原代足细胞培养等关键技术。特别值得注意的是，他们建立了两种基因型动物模型：纯合敲入(Col4a3^mut/mut
)和复合杂合(Col4a3^mut/-
)小鼠，并通过长达12个月的给药观察长期疗效。

长期治疗显著改善GBM结构
通过透射电镜观察发现，4-PBA治疗组小鼠GBM病变程度降低54%，且足突结构明显改善。值得注意的是，治疗并未使GBM厚度恢复正常，而是防止了其异常增厚和编织样改变。这种保护作用在治疗12个月后依然显著，且无论治疗开始于病变形成前还是形成后都有效。

显著减轻蛋白尿和肾损伤
长期4-PBA治疗使尿白蛋白/肌酐比值(UACR)显著降低。动态观察显示，在9个月和12个月时，治疗组蛋白尿水平明显低于对照组。同时，血尿程度也显著减轻，约80%的4-PBA治疗小鼠红细胞计数<50个/μL，而对照组多数超过此阈值。

抑制肾脏纤维化进程
组织学分析显示，4-PBA治疗显著降低肾小球硬化和肾小管间质纤维化(IFTA)程度。Western blot检测发现，转化生长因子β1(TGF-β1)和α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)表达水平下降，提示4-PBA可能通过抑制促纤维化通路发挥作用。

揭示蛋白稳态调控机制
质谱分析显示，突变小鼠肾小球内与内质网相关降解(ERAD)和蛋白酶体降解通路相关的蛋白显著上调，而Col4α3、α4和α5链明显减少。4-PBA治疗后，Col4α3和α4多肽水平升高，同时14种蛋白酶体降解相关蛋白下调。这些发现提示突变胶原蛋白可能被导向蛋白酶体降解。

证实4-PBA促进胶原分泌
体外实验显示，4-PBA处理后的突变足细胞能将更多Col4α3分泌到细胞外基质(ECM)中。蛋白酶体抑制剂Mg132处理虽增加培养上清中Col4α3含量，但未能促进其整合入ECM，表明4-PBA通过改善蛋白折叠而非单纯抑制降解发挥作用。

这项研究首次证实，在携带Col4a3甘氨酸替代突变的AS小鼠模型中，长期4-PBA治疗能通过促进突变胶原蛋白正确折叠和分泌，显著改善GBM结构和肾功能。特别值得注意的是，4-PBA将典型的AS表型转化为类似薄基底膜肾病(TBMN)的较轻表型，这种表型转变可能显著延缓肾功能恶化进程。

从机制上看，研究揭示了蛋白稳态调控在AS发病中的关键作用。不同于以往认为的内质网应激(ER stress)主导机制，该研究发现Col4a3:p.Gly1332Glu突变主要激活蛋白酶体降解途径而非未折叠蛋白反应(UPR)。4-PBA通过其分子伴侣功能，促进突变胶原蛋白形成正确构象，从而减少蛋白酶体降解，增加功能性胶原分泌和GBM整合。

这项研究为AS治疗提供了重要启示：针对最常见的甘氨酸替代突变，改善蛋白折叠可能比抑制ER stress更有效。4-PBA作为已获FDA批准的药物，其安全性已知，这为临床转化提供了便利。未来研究可进一步探索4-PBA与其他治疗手段的联合应用，以及在不同突变类型患者中的疗效差异。