S-腺苷同型半胱氨酸水解酶通过Moap1调节足细胞凋亡和糖尿病肾病的机制

《The Journal of Nutritional Biochemistry》：The Mechanism of S-adenosylhomocysteine Hydrolase in Regulating Podocyte Apoptosis and Diabetic Nephropathy via Moap1

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  鉴定了促进糖尿病肾病足细胞凋亡的新型DNMT3b-Moap1-BAX信号轴。
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  揭示抑制S-腺苷同型半胱氨酸水解酶（SAHH）可诱导足细胞凋亡，并加重糖尿病小鼠的肾脏损伤。
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  证实Moap1是介导SAHH功能障碍促凋亡效应的关键效应因子。
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  提出SAHH-DNMT3b-Moap1通路作为糖尿病肾病一种新型且具有前景的治疗靶点。

引言

糖尿病肾病（DN）是糖尿病最常见的慢性微血管并发症[1]，已成为终末期肾病（ESRD）的首要病因。尽管DN的发病机制涉及多条通路，包括血流动力学异常、炎性介质释放、氧化应激和细胞凋亡，但其确切的分子机制尚未完全阐明。肾小球足细胞足突之间形成的裂孔隔膜是肾小球滤过装置的最后屏障。因此，足细胞增殖和凋亡的调控对于维持肾小球滤过屏障的完整性至关重要，对DN的治疗具有重要的临床意义[2]。

高同型半胱氨酸血症（HHcy）是包括DN和ESRD在内的多种慢性疾病的公认危险因素[3]。S-腺苷同型半胱氨酸（SAH）是同型半胱氨酸的代谢前体，可被SAH水解酶（SAHH）可逆水解为同型半胱氨酸（Hcy）和腺苷。血浆SAH水平升高与2型糖尿病患者的肾功能不全相关[4]。包括我们自身在内的新兴研究表明，SAH不仅是心血管风险的独立预测因子，而且比同型半胱氨酸更敏感地反映肾功能损害[5,6]。然而，SAH在糖尿病肾病足细胞损伤中的具体作用及其潜在机制尚未完全阐明。

足细胞凋亡是一种程序性细胞死亡。一旦凋亡启动，细胞质中的caspase-3被激活并裂解为具有生物活性的cleaved caspase-3。该活性蛋白酶随后裂解细胞骨架和核基质蛋白，导致核酸内切酶进一步激活。这些事件引发细胞质浓缩、核碎裂，并最终形成凋亡小体。该凋亡途径受BAX正向调控，受BCL-2负向调控。Moap1（凋亡调节因子1）是一种受严格调控的促凋亡蛋白，在凋亡过程中发挥关键作用[7,8]。Moap1水平升高可增加细胞对凋亡刺激的敏感性，促进细胞色素c从线粒体释放到细胞质中[7,9]，并促进凋亡体和caspase-3的激活，从而诱导凋亡。既往研究还表明，Moap1在死亡受体依赖性凋亡中与RASSF1A协同作用。这种相互作用诱导Moap1构象变化，暴露与BAX结合所需的BH3样结构域，进而促进BAX激活[10,11]。

DNA甲基化是一种表观遗传修饰，通过多种机制调节基因表达，包括干扰转录复合体与启动子区域的结合、招募辅阻遏物至该区域以及阻止转录因子接触其靶位点。SAHH是细胞甲基化过程的关键调节因子，在甲基化反应中发挥重要作用[12]。此外，SAHH在肾脏中大量表达，在足细胞中可见显著染色，提示这些细胞的甲基化活性较高[13]。研究表明糖尿病肾病（DKD）患者存在显著的DNA甲基化模式改变，强调了DNA甲基化在DKD发病和进展中的重要性。DNA甲基化的主要调节因子包括DNA甲基转移酶1（DNMT1）、DNA甲基转移酶3a（DNMT3a）和DNA甲基转移酶3b（DNMT3b）。这些酶通过调节转录因子相互作用以及促进细胞发育过程中的再甲基化来发挥作用。不同的DNMT亚型在SAHH抑制后对SAH积累的敏感性各异，并负责调控不同细胞类型中不同的基因甲基化图谱。DNMT3b催化从头DNA甲基化，是一种由N端调节结构域和C端甲基转移酶结构域组成的关键酶，在细胞发育的再甲基化过程中发挥重要作用[9,14]。

然而，SAHH抑制是否通过DNMT3b介导的表观遗传调控促进足细胞凋亡，以及Moap1在此过程中的具体作用仍不清楚。基于上述背景，我们提出以下科学假说：SAHH抑制通过下调DNMT3b表达，导致Moap1启动子低甲基化，进而上调Moap1表达，激活凋亡通路，从而促进高糖诱导的足细胞凋亡。本研究旨在：(1)确定SAHH抑制对高糖诱导足细胞凋亡的影响；(2)阐明DNMT3b介导的Moap1启动子低甲基化在该过程中的关键作用；(3)验证SAHH-DNMT3b-Moap1轴在糖尿病肾病足细胞损伤中的核心作用。

章节摘要

动物模型与饮食处理

C57BL/6J小鼠购自Jackson实验室（美国缅因州巴尔港）。

Nphs2-Cre（C57BL/6背景）小鼠由上海模式生物提供。SAHH敲除（SAHH^f/f）小鼠由赛智生物科技有限公司构建。足细胞特异性SAHH缺失小鼠由SAHH敲除（SAHH^f/f）小鼠与Nphs2-Cre转基因小鼠交配获得SAHH^Nphs2-Cre。所有小鼠均通过腹腔注射STZ（40 mg/kg，溶于新鲜配制的0.1 M柠檬酸钠缓冲液，

SAHH的足细胞特异性缺失加重STZ诱导的糖尿病肾脏损伤

SAHH与足细胞标志物nephrin的双重免疫荧光染色显示，在对照组小鼠（WT-CTRL）中，SAHH广泛表达并与足细胞共定位。在SAHH足细胞特异性敲除小鼠（SAHH^Nphs2-Cre-CTRL）中，nephrin阳性足细胞中SAHH免疫反应几乎完全缺失（图S1A）。此外，采用筛选法从两组小鼠中分离肾小球，并通过Western blotting检测SAHH蛋白表达。肾小球SAHH蛋白

讨论

本研究证明SAHH抑制促进足细胞凋亡并加重糖尿病肾病。其机制为：SAHH抑制通过抑制DNMT3b诱导Moap1的表观遗传上调，导致启动子低甲基化。随之升高的Moap1激活促凋亡蛋白BAX，从而增强凋亡。重要的是，DNMT3b过表达可挽救Moap1诱导的凋亡效应。我们的发现揭示了

资金支持

本研究得到以下资助：深圳市医学研究基金（B2403003）、国家自然科学基金（82404263、82373553、82073530）、深圳市科技计划项目（JCYJ20220530145015035、JCYJ20250604143728037）。

CRediT作者贡献声明

戴鑫：论文初稿撰写、项目管理、基金获取、数据整理。崔天娇：论文初稿撰写、指导监督、方法论。陈洛宇：。刘思：基金获取、数据整理。王一永：。潘明军：数据整理。苏文恩：。许珂：。张玉梅：数据整理。邓少辉：数据整理。王小华：数据整理。肖云军：论文审阅与编辑、论文初稿撰写、基金获取、概念构思。

利益冲突声明

我没有任何需要声明的事项。作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

戴鑫|崔天娇|陈洛宇|刘思|王一永|潘明军|苏文恩|许珂|张玉梅|邓少辉|王小华|肖云军