尾加压素II受体缺失减轻长期高脂饮食喂养小鼠的肾损伤与肾脏脂质重塑

《FASEB BioAdvances》：Urotensin II Receptor Deletion Mitigates Kidney Injury and Renal Lipid Remodeling in Mice Fed a Long-Term High-Fat Diet

　　

尾加压素II（UII）通过其Gq偶联受体（UT）进行的信号传导已被牵涉于代谢和血管功能障碍；然而，其对于糖尿病肾病（DKD）和肾脏脂质重塑的贡献仍未被完全定义。研究人员检查了长期高脂饮食（HFD）喂养的野生型（WT）和UT敲除（UT KO）小鼠的肾损伤和脂质组学改变。雄性WT和UT KO小鼠被喂食HFD（60% kcal脂肪）或低脂饮食（LFD；10% kcal脂肪）33周。尽管HFD诱导的肥胖、高血糖和高胰岛素血症相当，UT缺失显著减轻了白蛋白尿、肾小球和肾小管纤维化、组织病理学损伤评分、肾小球基底膜增厚和足细胞足突融合。UT缺乏还降低了全身和肾脏的内质网（ER）应激标志物。非靶向肾脏脂质组学分析（1320种脂质物种）显示在LFD条件下没有基因型依赖性差异。相比之下，HFD改变了WT肾脏中的52种脂质物种，显著影响磷脂、糖鞘脂、神经酰胺、鞘磷脂和甘油三酯。UT缺失缓解了其中41种脂质物种的失调，表明UT信号传导促进DKD中适应不良的肾脏脂质重塑。UT表达在天然和培养的小鼠足细胞中得到确认。在体外，UII刺激ER Ca²⁺释放，诱导ER应激，并破坏足细胞中的肌动蛋白细胞骨架；这些效应可通过UT拮抗或抑制瞬时受体电位经典6型（TRPC6）通道来预防。总的来说，这些发现确定UII–UT信号传导是HFD下脂质失调和影响肾小球滤过屏障、肾小管及间质的整体肾损伤的关键介质，支持UT拮抗作为一种潜在的肾代谢治疗策略。

尾加压素II（UII）是一种环状肽激素，最初在鱼类的尾神经分泌系统中发现，后来证实在包括人类在内的哺乳动物中广泛表达于中枢神经系统、心血管和肾脏系统。UII通过G蛋白偶联受体——尾加压素II受体（UT）发挥生物学效应。大量证据表明UII/UT系统参与高血压、心力衰竭、慢性肾脏病及糖尿病（DM）及其并发症的发病。在糖尿病状态下，肾脏UII和UT表达增加，患者血浆和尿中UII水平升高，且UII基因位点的单核苷酸多态性与糖尿病风险相关。既往研究显示，在链脲佐菌素（STZ）诱导的1型糖尿病模型中，UT敲除可减轻高血糖和肾损伤。然而，UT缺失能否在由肥胖、胰岛素抵抗和脂毒性驱动的2型糖尿病相关糖尿病肾病（DKD）中发挥保护作用，以及UII信号与肾脏脂质重塑的关系，尚不清楚。足细胞损伤是DKD发病的核心环节，而UII能否直接作用于足细胞及其分子机制也未明确。为此，研究人员采用长期高脂饮食（HFD）诱导的2型糖尿病小鼠模型和体外培养的小鼠足细胞，系统研究了UT信号在肾损伤和肾脏脂质重塑中的作用。该研究发表在《FASEB BioAdvances》。

研究发现，在HFD喂养33周后，野生型（WT）小鼠出现肥胖、高血糖、高胰岛素血症和白蛋白尿，肾脏UII和UT mRNA表达升高。尽管UT敲除（UT KO）不影响HFD诱导的体重增加、高血糖和高胰岛素血症，但显著减轻了白蛋白尿、肾小球和肾小管纤维化、组织病理学损伤评分、肾小球基底膜增厚及足细胞足突融合。UT缺失还降低了全身和肾脏的内质网（ER）应激标志物水平，并减少了血浆、尿液和肾组织中的多种肾损伤生物标志物。非靶向肾脏脂质组学分析显示，WT小鼠HFD后肾脏中52种脂质物种发生显著改变，涉及磷脂、糖鞘脂、神经酰胺、鞘磷脂和甘油三酯；UT缺失使其中41种脂质物种恢复正常，表明UT信号是HFD诱导的肾脏适应性不良脂质重塑的重要驱动因素。体外实验首次证实，小鼠肾小球和培养足细胞均表达UT。UII通过UT激活TRPC6依赖的Ca²⁺内流和ER Ca²⁺释放，诱导ER应激并破坏足细胞肌动蛋白细胞骨架；药理学抑制UT或TRPC6可逆转这些效应，而TRPC5不参与该过程。

主要技术方法包括：使用UT KO小鼠（Uts2rtm1Djbe，购自Jackson Laboratories）和WT小鼠，雄性，8–12周龄，随机分为HFD（60% kcal脂肪）和LFD（10% kcal脂肪）组，喂养33周；实验在美国田纳西大学健康科学中心和密苏里大学进行。采用非靶向脂质组学分析、免疫荧光、免疫组化、透射电镜、巢式PCR、RT-PCR、ELISA、Fura-2钙成像、全细胞膜片钳和超分辨显微镜等技术；培养细胞为SVI永生化小鼠足细胞。

研究结果按小节概括如下：

2.1 UT缺失逆转HFD诱导的白蛋白尿：33周HFD引起WT和UT KO小鼠体重、空腹血糖和血浆胰岛素水平显著升高，但两组间无差异；然而，WT HFD小鼠尿白蛋白排泄显著增加，UT KO HFD小鼠则未出现明显增加。肾脏UII和UT mRNA在HFD后均升高。

2.2 UT缺失保护HFD诱导的肾纤维化和组织病理学损伤：免疫组化显示，WT HFD肾脏胶原IV和纤连蛋白在肾小球和肾小管间质中显著增加，UT KO后明显减轻。PAS染色病理评分显示WT HFD肾小球系膜扩张、肾小管上皮空泡化等损伤显著，UT KO小鼠肾脏结构基本保留。

2.3 UT缺失保护肾小球滤过屏障完整性：透射电镜显示WT HFD小鼠足细胞足突宽度显著增加（足突融合）和肾小球基底膜（GBM）增厚，UT KO后这些超微结构改变被显著减轻。

2.4 UT在足细胞中表达：小鼠肾小球离体组织免疫荧光显示UT与足细胞标志物nephrin和podocin共定位；培养的小鼠足细胞中经巢式PCR检出UT mRNA，免疫荧光确认UT蛋白主要定位于质膜和胞质。

2.5 UII触发细胞ER应激和Ca²⁺释放：HFD小鼠肾组织及血浆中GRP78/BiP、CHOP、GRP94和CRELD2等ER应激标志物升高，UT KO后降低。培养足细胞中，UII可诱导ER Ca²⁺释放，随后激活store-operated Ca²⁺ entry（SOCE），预先用毒胡萝卜素耗竭ER Ca²⁺可完全阻断该反应。

2.6 TRPC6而非TRPC5介导UII诱导的细胞内Ca²⁺升高和阳离子电流：钙成像显示TRPC6抑制剂SAR7334显著抑制UII诱导的Ca²⁺内流，而TRPC5抑制剂AC1903无效。全细胞膜片钳记录进一步证实UII诱导的阳离子电流被SAR7334抑制，但对AC1903不敏感。

2.7 抑制UT和TRPC6逆转UII诱导的足细胞ER应激：UII处理培养足细胞72 h后，CHOP和GRP78/BiP荧光强度显著增加，培养上清中CRELD2和DNAJB11水平升高；UT拮抗剂GSK1562590或TRPC6抑制剂SAR7334均可显著降低这些ER应激标志物。

2.8 UII通过UT–TRPC6信号破坏足细胞肌动蛋白细胞骨架：超分辨显微镜显示，UII处理后足细胞肌动蛋白应力纤维断裂，短纤维比例增加，长纤维比例减少；UT或TRPC6抑制可恢复肌动蛋白纤维长度分布，TRPC5抑制无效。

2.9 UT缺失减轻HFD诱导的肾损伤生物标志物升高：WT HFD小鼠血浆中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（NGAL）和胱抑素C、尿液视黄醇结合蛋白4（RBP4）和α1-微球蛋白均显著升高，UT KO后明显回落。肾组织中细胞周期阻滞相关生物标志物TIMP2和IGFBP7的免疫荧光强度也因UT缺失而降低。

2.10 UT缺失减轻HFD诱导的肾脏脂质重塑：在1320种脂质中，LFD条件下WT和UT KO肾脏无差异。HFD使WT肾脏52种脂质显著改变（21种升高，31种降低），涉及磷脂、鞘脂和甘油三酯等；UT缺失使其中41种脂质（16种升高、25种降低）完全或部分恢复正常，而剩余11种仍与WT HFD相似，提示这些变化不依赖UT信号。

讨论部分指出，UT激活在DKD发病中发挥因果作用，而非仅仅反映代谢应激。与既往STZ诱导的1型糖尿病模型不同，本研究中UT缺失未改善全身血糖或胰岛素水平，说明UT对肾脏的保护主要源于肾内作用，尤其足细胞。临床试验中，UT拮抗剂palosuran对DKD患者白蛋白尿的疗效结果不一，部分原因可能是背景肾素-血管紧张素-醛固酮系统阻断、palosuran的药理特性及患者分期异质性。脂质组学结果提示UT信号与神经酰胺、糖鞘脂等脂毒性脂质积累密切相关。在足细胞中，UT与TRPC6构成Gq偶联信号轴，通过PLC产生DAG激活TRPC6，导致Ca²⁺超载、ER应激和肌动蛋白骨架破坏。研究局限性包括使用了全身UT敲除模型、仅用雄性小鼠、全肾脂质组学无法区分细胞来源，未来需借助细胞特异性敲除和更选择性UT拮抗剂深入研究。

结论：本研究确定UII–UT信号是足细胞损伤、适应性不良肾脏脂质重塑和高脂饮食诱导的2型糖尿病肾损伤的核心驱动因素。遗传性UT缺失可在全身代谢紊乱持续存在的情况下，保护肾小球滤过屏障完整性、抑制ER应激、减轻系统性及肾组织损伤标志物，从而发挥强效肾脏保护作用。药理学抑制UT–TRPC6–Ca²⁺信号可减轻ER应激并稳定足细胞肌动蛋白细胞骨架。同时，UT缺失选择性减轻肾脏脂质组的脂毒性重塑，表明UT信号决定肾脏对代谢应激的易感性。这些发现定义了UT–Ca²⁺–ER应激轴，将UII信号与足细胞功能障碍机制联系起来，并支持UT作为肥胖和脂毒性驱动的DKD中有前景的治疗靶点。