Mots-c通过下调LARS1促进脂噬并抑制肾小管细胞衰老，从而减轻糖尿病肾病

《Biochemical Pharmacology》：Mots-c attenuates diabetic nephropathy by downregulating LARS1 to promote lipophagy and suppress tubular senescence

　　

摘要

糖尿病肾病（DN）是导致终末期肾病的主要原因之一，但目前的治疗方法尚无法阻止其进展。线粒体来源的肽类因其代谢调节功能而备受关注，但12S rRNA线粒体开放阅读框c（MOTS-c）是否参与DN的发病机制仍未得到充分阐明。本研究显示，MOTS-c治疗可呈剂量依赖性地保护尿白蛋白与肌酐比值（UACR），并伴有肾小管损伤减轻、脂质沉积减少和巨噬细胞浸润降低。转录组分析揭示了衰老和脂质代谢相关通路的显著富集。此外，MOTS-c抑制了p16^INK4A、γH2AX和SA-β-gal活性，同时通过调节CPT1A和ADRP恢复脂质稳态。在机制上，MOTS-c下调LARS1——一种已知的脂自噬负调控因子，从而促进LC3介导的脂滴（LDs）清除。在HK-2细胞中过表达LARS1可有效消除这些保护表型。此外，在db/db小鼠中共用自噬抑制剂3-MA可基本逆转MOTS-c的肾保护作用，证实了脂自噬在该过程中的功能相关性。我们的研究结果表明，MOTS-c通过下调LARS1促进脂自噬，从而减少脂质沉积、抑制肾小管衰老，进而保护肾脏免受糖尿病损伤。靶向LARS1-脂自噬-衰老轴可能为DN治疗提供新策略。

引言

糖尿病肾病（DN）仍然是糖尿病最常见且最严重的并发症之一，目前已成为全球终末期肾病的主要病因[1]。多年来，改善血糖控制和血压管理有所帮助，但仍有许多患者进展为肾衰竭。因此，迫切需要开发新的治疗方法，以更直接地靶向疾病机制。

近年来，一类名为线粒体来源肽（MDP）的新型生物活性分子引起了广泛关注。这些肽类由线粒体基因组中的短开放阅读框编码，作为逆行信号分子介导线粒体与细胞核之间的通讯，从而调控细胞代谢、应激反应和基因表达[2]、[3]、[4]。在MDP家族中，MOTS-c（12S rRNA线粒体开放阅读框c）是由线粒体DNA 12S rRNA区域编码的16个氨基酸肽。在功能上，MOTS-c已被证明可通过激活AMP活化蛋白激酶（AMPK）来调节代谢稳态，通过与核因子相关因子2（Nrf2）相互作用增强抗氧化防御，并调节炎症反应[5]、[6]。临床前研究表明，MOTS-c在多种代谢性和年龄相关性疾病中发挥保护作用。例如，MOTS-c治疗可激活骨骼肌的胰岛素敏感性，并改善妊娠期糖尿病小鼠的葡萄糖耐量[7]，且2型糖尿病患者循环中的MOTS-c水平低于健康对照组[8]。这些发现提示MOTS-c可作为治疗糖尿病及其并发症的潜在衰老疗法。然而，尽管已有越来越多的证据将MOTS-c与代谢调节联系起来，其在DN中的作用仍基本未被探索。

细胞衰老越来越多地被认定为糖尿病肾损伤的关键驱动因素。衰老的肾小管细胞在DN中积累并获得衰老相关分泌表型（SASP），其特征是分泌促炎细胞因子、趋化因子和基质降解酶，从而促进组织炎症和纤维化[9]、[10]、[11]。脂质代谢失调是DN的另一重要特征，肾小管细胞中过量脂质积累会导致脂毒性、氧化应激和随后的细胞衰老[12]、[13]。脂质沉积与衰老之间的相互作用形成了一个恶性循环，加速肾脏损伤。近期研究发现LARS1（亮氨酰-tRNA合成酶1）是脂自噬[14]——即脂滴的选择性自噬——的负调控因子。有趣的是，已有报道指出MOTS-c可与LARS1相互作用并促进其泛素化和蛋白酶体降解[15]，提示MOTS-c信号与脂质代谢调节之间可能存在潜在的机制联系。

本研究探讨了MOTS-c在糖尿病肾病中的治疗潜力，并探索了其潜在的分子机制。我们利用STZ诱导的DN小鼠模型和db/db遗传性糖尿病小鼠，结合HK-2肾小管上皮细胞的体外实验，证明MOTS-c治疗可缓解肾功能不全、减少脂质积累并抑制细胞衰老。在机制上，我们证明MOTS-c下调LARS1表达，从而促进脂自噬，进而改善脂质诱导的衰老和肾损伤。我们的研究发现MOTS-c是糖尿病肾病的有前景的治疗药物，并揭示了MOTS-c发挥肾保护作用的新LARS1介导的脂自噬通路。

各节摘要

抗体和试剂

本实验使用了以下商业化产品。抗F4/80抗体（GB113373-100，Servicebio）、抗p16^INK4A抗体（23200，CST）、抗p16^INK4A抗体（80772，CST）、抗γH2AX抗体（ab81299，abcam）、抗p21抗体（37543，CST）、抗CPT1A抗体（15184–1-AP，Proteintech）、抗ADRP抗体（ab52356，abcam）、抗LC3B抗体（2775，CST）、抗LC3B抗体（81004–1-RR，Proteintech）、抗p62抗体（84826–1-RR，Proteintech）、抗LARS1抗体。

MOTS-c改善DN小鼠的肾功能障碍和病理损伤

为研究MOTS-c的治疗效果，我们通过高脂饮食和STZ注射建立了糖尿病小鼠模型，然后使用低、中、高剂量的MOTS-c治疗小鼠（图1A）。如图1B所示，DN小鼠出现显著的高血糖。同时，DN小鼠显著升高的UACR在给予MOTS-c后显著降低（图1C）。H&E和Sirius Red染色显示，MOTS-c治疗减轻了肾小管细胞损伤。

4.讨论

在本研究中，我们发现MOTS-c治疗通过减少肾小管细胞的脂质积累和细胞衰老来减轻糖尿病小鼠的肾脏损伤。在机制上，MOTS-c下调LARS1，进而促进脂自噬，减少脂滴沉积并抑制纤维化。这些发现揭示了MOTS-c在糖尿病条件下保护肾功能的一个先前未被认识的 role，并指出LARS1-脂自噬轴可能是DN的潜在治疗靶点。

CRediT作者贡献声明

王佳怡：撰写——初稿。罗思璐：验证。韩雅淳：可视化。李丽：可视化。魏玲：数据整理。陈伟：可视化。杨明：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，资金获取。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

王佳怡|罗思璐|韩雅淳|李丽|魏玲|陈伟|杨明