近端小管EZH2通过抑制SHC1介导的氧化应激来预防糖尿病肾病

《Free Radical Biology and Medicine》：Proximal Tubular EZH2 Inhibits Diabetic Kidney Disease by Suppressing SHC1-Mediated Oxidative Stress

　　

摘要

糖尿病肾病是糖尿病最严重的并发症之一。虽然EZH2在肾脏损伤和糖尿病中起着重要作用，但其在糖尿病肾病中肾小管细胞内的具体功能仍不清楚。本研究探讨了肾小管中的EZH2在糖尿病肾病进展中的作用及下游机制。

在糖尿病肾病中，肾组织中的EZH2表达显著升高。单核RNA测序和免疫荧光分析表明，这种升高仅发生在近端肾小管上皮细胞中。相反，在糖尿病肾病小鼠模型中，特异性删除Ezh2基因会加剧肾脏功能障碍和纤维化。在高糖刺激下的HK2细胞中进行的体外功能实验进一步证实，EZH2在糖尿病条件下具有保护肾脏的作用。从机制上来看，EZH2通过表观遗传方式抑制促氧化因子SHC1的表达。在糖尿病肾病小鼠模型中，敲除肾小管中的Ezh2后，肾组织中SHC1蛋白含量显著增加，同时抗氧化酶SOD1和SOD2的水平下降，MDA水平显著升高，GSH含量减少。与这些体内观察结果一致，体外功能实验也证实，EZH2可通过表观遗传方式下调SHC1的表达，从而缓解氧化应激带来的损害。最后，我们验证了抑制SHC1可以逆转高糖条件下药物抑制EZH2所引发的纤维化反应和氧化损伤。

综上所述，肾小管中的EZH2通过抑制SHC1介导的氧化应激来保护肾脏免受糖尿病肾病的侵害。

引言

糖尿病肾病是糖尿病的主要并发症，也是发达国家终末期肾病的首要病因[1]、[2]。除了严重影响患者的生活质量外，糖尿病肾病还给全球的医疗系统带来了巨大的经济负担[3]。肾小管在维持肾脏功能方面起着至关重要的作用[4]。在糖尿病肾病中，肾小管损伤是早期且显著的病理特征，通常先于肾小球损伤出现[4]。肾小管上皮细胞极易受到糖尿病相关的代谢压力影响，如高血糖、高血脂和氧化应激[5]。这类损伤会扰乱正常的肾小管重吸收和分泌功能，激活炎症反应，并促进肾脏纤维化，进而导致肾脏功能逐渐下降[6]、[7]。因此，深入理解糖尿病肾病中肾小管损伤的分子机制对于开发有效的治疗方法至关重要。

EZH2（增强子Zeste同源物2）已被认为是多种肾脏疾病发病机制中的关键调控因子，包括肾纤维化、急性肾损伤和糖尿病肾病[8]。从分子层面来看，EZH2是多梳抑制复合物2的催化亚基，通过histone H3赖氨酸27三甲基化作用来调控基因转录抑制[9]。虽然在梗阻性模型中EZH2会促进纤维化，但在糖尿病环境中，它似乎可以通过抑制足细胞中的氧化应激以及抑制系膜细胞中的炎症反应来发挥保护作用[10]、[11]、[12]。不过，其在糖尿病应力状态下在肾小管内的具体作用及下游靶标仍有待进一步阐明。

SHC1（Src同源结构域2含转化蛋白1）是一种适配蛋白，已知参与氧化还原敏感的信号通路，这些通路会促使活性氧的产生并进而导致细胞损伤[13]。通过基因或药物手段抑制SHC1，可以减轻足细胞和肾小管上皮细胞中的氧化应激，从而对糖尿病肾病起到保护作用[14]、[15]、[16]。尽管之前的研究已经证实了抑制SHC1在糖尿病肾损伤中的保护作用，但调控SHC1活性的上游机制仍不明确。越来越多的证据表明，SHC1的表达受到表观遗传修饰的严格调控，包括DNA和组蛋白的甲基化[14]、[17]、[18]。鉴于EZH2在抑制氧化应激方面的作用已得到证实[10]、[19]，我们推测肾小管中的EZH2至少部分是通过表观遗传方式抑制SHC1介导的氧化应激，从而减轻糖尿病肾损伤的。

本研究的目的是明确肾小管中的EZH2在糖尿病肾病中的具体作用及相关机制。我们利用特异性敲除肾小管中Ezh2基因的小鼠模型以及肾小管上皮细胞的体外模型，研究了肾小管中的EZH2如何影响糖尿病肾损伤的进展。

章节节选

糖尿病肾脏近端肾小管中EZH2表达升高

西方印迹分析显示，与对照组相比，链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠肾脏中的EZH2和H3K27me3表达显著升高（图1A-1B）。通过对Ju CKD Tublnt数据库的分析，发现糖尿病肾病患者的肾组织中EZH2表达与肾小球滤过率呈负相关，而与血清肌酐水平呈正相关（图1C）。

来自人类糖尿病肾病样本（GSE30122）的转录组数据表明……

讨论

之前的研究已经证实，EZH2在高血糖引起的肾小球损伤中具有保护作用[10]、[11]。然而，它在糖尿病肾病中的肾小管病理过程中的具体功能尚不清楚。我们的研究表明，EZH2主要在肾小管中表达，并且在糖尿病条件下其表达水平会上升。我们发现肾小管中的EZH2在糖尿病肾病的发病机制中起着重要的保护作用。从功能上看，EZH2能够抑制高糖刺激下的纤维化反应……

试剂

链脲佐菌素（STZ；商品编号18883-66-4）购自Sigma-Aldrich公司。3-脱氮阿普兰诺辛A（3DZNep；商品编号102052-95-9，纯度99.80%）从美国新泽西州蒙茅斯 Junction的MedChemExpress公司购买。丙酮酸钠（商品编号A100342）购自中国上海的上海生工生物技术有限公司。用于检测丙二醛、活性氧、谷胱甘肽、血清肌酐和血尿素氮的检测试剂盒则从南京建诚公司购买……

数据可用性声明

本研究分析的数据均包含在本文中。如有需要，相应的作者可提供额外的支持数据。

资金支持

本研究得到了中国上海市政府的支持；上海市卫生和计划生育委员会科学研究基金（201740193）资助了MW的研究工作；国家自然科学基金（82274492）以及上海市科学技术委员会科学研究计划项目（22Y31920200）资助了XY的研究工作；国家自然科学基金（82474269）以及上海市科学技术委员会西医引导项目（18411961000）资助了DC的研究工作。

CRediT作者贡献声明

吴明：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，软件使用，资源获取，方法设计，资金筹集，正式分析，数据整理，概念构建。胡静：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，软件使用，资源获取，方法设计，资金筹集，正式分析，数据整理，概念构建。陈东平：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，软件使用，资源获取，方法设计，资金筹集，正式分析，概念构建。

声明与致谢

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。

利益冲突声明

作者们不存在需要声明的利益冲突。

徐启明|林平兰|陈思军|卢建饶|李琳|雷扎·莫加达萨利|杨学军|胡静|吴明|陈东平

上海中医药大学附属曙光医院肾内科