鹅肌肽通过修复氧化应激屏障改善甲基丙二酸尿症肾损伤的机制研究

本研究针对甲基丙二酸尿症（MMA）患者肾脏损伤中氧化应激和线粒体功能障碍的关键问题，通过使用患者来源的肾小管上皮细胞（iKTEC）模型，首次系统评估了组氨酸二肽鹅肌肽（anserine）的治疗潜力。研究发现鹅肌肽能显著恢复mut0型患者细胞的抗氧化能力并正常化紧密连接蛋白ZO-1表达，虽然对线粒体功能和跨上皮电阻（TER）改善有限，但为MMA肾脏并发症的抗氧化治疗提供了新的实验依据。论文发表于《Scientific Reports》。

　　

在遗传性代谢疾病领域，甲基丙二酸尿症（Methylmalonic aciduria, MMA）犹如一个顽固的谜题，尤其当它引发进行性肾损伤时，临床干预手段显得捉襟见肘。这种疾病源于甲基丙二酰辅酶A变位酶（MMUT）的遗传缺陷，导致有毒代谢物堆积，氧化应激加剧，线粒体功能紊乱，最终造成多器官损害。尽管现有治疗包括饮食控制、维生素B₁₂补充及器官移植，但多数患者仍无法逃避肾衰竭的命运。因此，探索能靶向氧化应激和细胞屏障功能障碍的新治疗策略，成为迫在眉睫的科学挑战。

在这项发表于《Scientific Reports》的研究中，海德堡大学的研究团队将目光投向了一种天然存在的二肽——鹅肌肽（anserine）。这种物质以其强大的抗氧化特性和对细胞屏障的保护潜力而闻名，此前在糖尿病肾病等慢性疾病中已展现治疗价值。为了验证其在MMA中的效果，研究人员使用了来自三名MMUT完全缺陷（mut⁰）患者的永生化肾小管上皮细胞（iKTEC），并与健康对照细胞进行比较，通过一系列体外实验评估鹅肌肽对氧化应激、细胞活力、线粒体功能及上皮屏障完整性的影响。

研究主要采用了以下关键技术方法：使用患者来源的iKTEC细胞系进行体外培养模型；通过ORAC（氧自由基吸收能力）法测定抗氧化能力；MTT法检测细胞活力；Seahorse生物能量分析系统测量线粒体耗氧率（OCR）和ATP生产；跨上皮电阻（TER）测定和荧光右旋糖酐传输实验评估上皮屏障功能；Western blot和免疫荧光分析紧密连接蛋白ZO-1表达；并应用qRT-PCR分析抗氧化应激基因表达。

研究结果首先证实了mut⁰细胞模型的病理特征：MMUT蛋白表达缺失，酶活性显著下降，且甲基丙二酸水平急剧升高。与对照组相比，突变细胞表现出抗氧化能力降低、细胞活力下降、线粒体呼吸功能和ATP生产受损。

在鹅肌肽干预实验中，研究发现：

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  鹅肌肽对抗氧化能力的影响：mut⁰细胞的抗氧化能力较对照组降低约20%，而经过7天2 mM鹅肌肽处理后，其抗氧化能力得到显著恢复，接近正常水平。不过，抗氧化相关基因（如HO-1、KEAP-1、γ-GCS和p53）的mRNA表达在组间无显著差异，且代谢应激（高蛋白或支链氨基酸负荷）未进一步加剧抗氧化能力下降，鹅肌肽在应激条件下也未显示出额外增益效果。
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  鹅肌肽对细胞活力的影响：mut⁰细胞的活力在48小时和96小时均低于对照组，鹅肌肽处理未能改善细胞活力。在不同代谢应激条件下（高蛋白、异亮氨酸/缬氨酸、丙酸、Fenton试剂），细胞活力下降低幅相似，鹅肌肽亦未显现出保护作用。
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  鹅肌肽对线粒体能量生产的影响：mut⁰细胞的基线呼吸、ATP生产能力和最大呼吸速率均显著降低。鹅肌肽干预24小时后未能恢复线粒体功能；代谢应激进一步降低了对照组和突变细胞的呼吸功能，但鹅肌肽处理仍无逆转作用。
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  鹅肌肽对上皮细胞屏障的影响：有趣的是，mut⁰细胞的跨上皮电阻（TER）高于对照组，提示上皮屏障紧密性增加，而鹅肌肽处理未能使其恢复正常。在代谢应激下，TER在突变细胞中进一步上升。另一方面，紧密连接支架蛋白ZO-1的表达在mut⁰细胞中异常升高，鹅肌肽能使其表达恢复正常，但对10 kDa右旋糖酐的 paracellular 传输无显著影响，表明小分子转运功能未受明显干扰。

综合以上结果，本研究得出结论：鹅肌肽能有效增强mut⁰细胞的抗氧化能力并调节紧密连接蛋白ZO-1的表达，但在改善细胞活力、线粒体功能及跨上皮电阻方面作用有限。代谢应激未显著加剧细胞损伤，提示MMA细胞模型本身已处于最大应激状态。这些发现突出了氧化应激在MMA肾病理中的核心作用，也表明鹅肌肽作为一种抗氧化治疗剂，虽具潜力，但可能需与其他治疗策略联合应用方能发挥更全面的肾脏保护效果。

该研究不仅为MMA的机制研究提供了深入见解，也为未来针对氧化应激的辅助治疗开发奠定了实验基础。尽管鹅肌肽未能解决所有细胞功能障碍，其对抗氧化屏障的调节作用仍值得进一步探索，尤其是在长期体内模型中验证其延缓疾病进展的潜力。