張 俞 綜述 袁偉杰 審校

以2型糖尿病(T2DM)為主的糖尿病腎病(DN)是導(dǎo)致終末期腎病的主要原因之一。引起DN腎小球上皮細(xì)胞或足細(xì)胞的損傷和丟失的機(jī)制至關(guān)重要，然而，肥胖癥導(dǎo)致慢性腎臟病(CKD)的病理學(xué)表現(xiàn)與T2DM相似的，即肥胖相關(guān)性腎小球疾病和局灶節(jié)段性腎小球硬化［1］。除肥胖本身之外，肥胖相關(guān)性腎小球腎病的病因還包括三酰甘油(TG)水平異常及異位腎臟脂質(zhì)聚集［2］。越來(lái)越多的研究表明，腎臟脂質(zhì)沉積和脂質(zhì)代謝失調(diào)不僅與肥胖相關(guān)性腎病和DN的發(fā)病有關(guān)，同時(shí)也影響CKD進(jìn)行性發(fā)展，不同的腎細(xì)胞類型，包括足細(xì)胞都發(fā)現(xiàn)了脂滴沉積［1］。本文通過(guò)總結(jié)對(duì)于足細(xì)胞最新研究的進(jìn)展，闡述了游離脂肪酸(FFA)水平及其代謝紊亂對(duì)足細(xì)胞功能的影響。

FFA代謝異常

血漿FFA是脂質(zhì)的主要組成成分，由脂肪細(xì)胞貯存的TG水解生成，并與血漿白蛋白結(jié)合運(yùn)送到組織提供能量［2］。此外，肝來(lái)源的低密度脂蛋白TG通過(guò)脂蛋白脂酶水解生成的脂肪酸也是組織脂肪酸的來(lái)源之一［3］。正常飲食情況下FFA波動(dòng)水平較低，禁食和脂肪動(dòng)員時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的FFA，特殊類型的肥胖和T2DM患者血漿中FFA水平明顯增高，可能會(huì)導(dǎo)致胰島素抵抗，脂質(zhì)分解增快;同時(shí)，胰島素抵抗亦可促進(jìn)FFA產(chǎn)生，肥胖者的脂肪細(xì)胞因無(wú)法吸收FFA，而促進(jìn)異位脂肪沉積［4］。非脂肪組織中脂質(zhì)沉積引起的細(xì)胞功能障礙和細(xì)胞死亡現(xiàn)象稱為脂毒性。膳食攝入的脂肪酸影響血漿FFA的組成，飽和脂肪酸、棕櫚酸、硬脂酸及單不飽和脂肪酸占血漿FFA的70% ～80%，其中飽和脂肪酸(SFAs)和單不飽和脂肪酸(MUFAs)對(duì)細(xì)胞代謝和功能產(chǎn)生的影響不同，兩項(xiàng)飲食干預(yù)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)地中海飲食中富含的特級(jí)純橄欖油可針對(duì)心血管疾病和DM起一級(jí)預(yù)防作用［5］，這可能與橄欖油中高含量的MUFAs有關(guān)。

異常FFA介導(dǎo)腎臟細(xì)胞損傷的機(jī)制

足細(xì)胞中膽固醇聚集導(dǎo)致的脂毒性是DN一個(gè)關(guān)鍵的致病因素，足細(xì)胞丟失是DN的重要標(biāo)志［6］，而血漿FFA的升高、代謝紊亂可導(dǎo)致脂毒性，但FFA及其代謝產(chǎn)物如甘油二酯(DAG)和TG對(duì)疾病的影響，目前尚有爭(zhēng)議。研究發(fā)現(xiàn)SFAs是誘導(dǎo)大多數(shù)細(xì)胞類型包括足細(xì)胞脂毒性、促進(jìn)細(xì)胞死亡的原因。然而，MUFAs可以預(yù)防SFA誘導(dǎo)的脂毒性(表 1)［6－8］。

SFAs參與T2DN的發(fā)病機(jī)制主要有足細(xì)胞凋亡、胰島素抵抗和誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(圖1)［9］。在肥胖和T2DM，脂肪組織溶脂增加伴/或脂肪細(xì)胞的FFA吸收缺陷導(dǎo)致膳食FFA的攝入增加，引起血漿FFA升高，在非脂肪組織包括腎臟和足細(xì)胞中沉積。足細(xì)胞可以通過(guò)上調(diào)脂肪酸β－氧化、促進(jìn)TG合成和UPR代償性分支來(lái)適應(yīng)改變的脂質(zhì)環(huán)境。然而，適應(yīng)能力(如損傷、遺傳)或慢性“超負(fù)荷”導(dǎo)致毒性FFA代謝產(chǎn)物的積累和(或)過(guò)度TG存儲(chǔ)可能導(dǎo)致足細(xì)胞足突細(xì)胞死亡，最終導(dǎo)致肥胖相關(guān)性腎病和DN。在DN的早期階段，游離脂肪酸氧化和運(yùn)輸紊亂及其抗氧化反應(yīng)，可導(dǎo)致足細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞，引起腎小球疾?。?0］。

表1 單不飽和脂肪酸對(duì)亞麻酸干預(yù)足細(xì)胞的保護(hù)機(jī)制

通過(guò)對(duì)肝細(xì)胞、肌肉細(xì)胞和胰腺β－細(xì)胞的研究 發(fā)現(xiàn)，SFAs能分解出有害的代謝產(chǎn)物如DAG和神經(jīng)酰胺，DAG激活蛋白激酶C(PKC)，促進(jìn)神經(jīng)酰胺水平的增高，線粒體膜通透性增加和細(xì)胞色素c的釋放，并啟動(dòng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)線粒體凋亡通路［11］。SFAs棕櫚酸誘導(dǎo)人足細(xì)胞產(chǎn)生胰島素抵抗，促進(jìn)神經(jīng)酰胺積累，MUFAs刺激棕櫚酸的β－氧化，抑制［3氚］標(biāo)記棕櫚酸足細(xì)胞內(nèi)DAG和TG產(chǎn)生，促進(jìn)代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為TG，使胞內(nèi) DAG 片段減少［12］;MUFAs可能通過(guò)上調(diào)ER伴侶分子(eBiP)表達(dá)重鏈結(jié)合蛋白(Bip)抑制棕櫚酸誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡［13］。對(duì)于SFAs上調(diào)C/EBP同源蛋白(CHOP)的促凋亡機(jī)制目前尚未明確，可能與促凋亡前體 GADD 34［14］、DR5(TRAIL 受體－2)［15］和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氧化還原酶－1α(ERO－1α)［16］結(jié)合有關(guān)。此外，Maurel等［17］對(duì) β－細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn)，與小分子結(jié)合的IRE－14m8c復(fù)合物抑制棕櫚酸干預(yù)足突細(xì)胞的凋亡，說(shuō)明肌醇蛋白1(IRE－1)對(duì)決定細(xì)胞的凋亡也起到至關(guān)重要的作用［17］。

FFA介導(dǎo)的胰島素抵抗與肥胖相關(guān)性腎臟、DN的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。既往在人類及小鼠肝細(xì)胞和骨骼肌細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)，棕櫚酸可誘導(dǎo)胰島素抵抗，使胰島素受體底物(IRS)1，2的絲氨酸/蘇氨酸磷酸化，通過(guò)活性氧介導(dǎo)的JNK途徑或DAG激活PKX途徑激活A(yù)KT［18］。然而，JNK抑制劑雖影響了足細(xì)胞胰島素信號(hào)通路，然而對(duì)長(zhǎng)期暴露于棕櫚酸足細(xì)胞的生存無(wú)影響。相反，JNK激活下游途徑干擾了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)平衡，導(dǎo)致ER應(yīng)激反應(yīng)，促進(jìn)棕櫚酸誘導(dǎo)足突細(xì)胞死亡［6］。肥胖和糖尿病大鼠的胰島素信號(hào)通路降低了腎小球?qū)σ葝u素敏感性，易發(fā)展為蛋白尿和腎小球硬化［19］。

通過(guò)對(duì)T2DM胰島β細(xì)胞失代償功能研究證實(shí)，F(xiàn)FA引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)(ERS)與肥胖、T2DM的發(fā)病相關(guān)［20］。T1DM小鼠病理提示腎小管間質(zhì)和腎小球內(nèi)存在ER應(yīng)激，減少ER應(yīng)激可延緩腎臟疾病的發(fā)展;ER平衡失調(diào)，折疊能力減退，未折疊和錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)聚集，啟動(dòng)了未折疊蛋白反應(yīng)(UPR)，UPR是保持適當(dāng) ER功能的代償性反應(yīng)［21］。UPR涉及到三個(gè)信號(hào)因子，即ER介導(dǎo)的跨膜受體激活(PKR樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶)、激活轉(zhuǎn)錄因子6(ATF6)和IRE－1，這三個(gè)信號(hào)因子可導(dǎo)致蛋白轉(zhuǎn)錄減少，ER－α相關(guān)蛋白質(zhì)降解，ER伴侶分子表達(dá)增加，促進(jìn)ER膜合成。SFAs誘發(fā)的ER應(yīng)激及隨后UPR的改變影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的組成及其完整性［7］。SFA干預(yù)的足突細(xì)胞中，ER應(yīng)激誘導(dǎo)產(chǎn)生一些未折疊蛋白標(biāo)記物/反應(yīng)物，包括ER監(jiān)督BiP，Gadd34(生長(zhǎng)停滯和DNA損傷誘導(dǎo)蛋白)及交替剪接的X－box結(jié)合蛋白1(Xbp1)，通過(guò)激活哺乳動(dòng)物雷帕霉素復(fù)合物1(mTORC1)，上調(diào)凋亡前轉(zhuǎn)錄因子CHOP表達(dá)［6］，改變了蛋白尿量的變化但不影響其腎小管間質(zhì)和腎小球的組成［21］。

此外，清道夫受體血小板糖蛋白4表達(dá)增加(也稱為CD36)和脂肪酸β－氧化減少導(dǎo)致胞內(nèi)脂質(zhì)堆積［22］、腎臟 TG 聚集和超靈敏傳感器 AMPKα1［23］表達(dá)減少、足細(xì)胞特異性表達(dá)脂肪酸結(jié)合蛋白［24］、腎臟 SREBP－1 表達(dá)增加［25］，都可促進(jìn)足細(xì)胞吸收FFA，脂質(zhì)聚集，激活促炎癥細(xì)胞因子活性，線粒體基質(zhì)活性氧的生產(chǎn)，脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)和線粒體損傷、功能障礙。CKD患者足細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)超載特別嚴(yán)重，因其腎小球細(xì)胞綁定和(或)吸收高TG的低密度脂蛋白，可能導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)吞作用增強(qiáng)，TG沉積導(dǎo)致脂毒性［23］。

MUFAs活化腎臟的保護(hù)機(jī)制

盡管MUFAs的保護(hù)性作用機(jī)制并不完全清楚，但是根據(jù)足細(xì)胞研究顯示，MUFAs促進(jìn)棕櫚酸及其代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為TG，加速β－氧化可防止有毒SFA代謝物的聚集。SFA脂毒性影響脂質(zhì)包括TG類的聚集，加強(qiáng)β－氧化反應(yīng)促進(jìn)活性氧的產(chǎn)生。然而，近期研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)FA β－氧化加強(qiáng)及TG沉積不但是無(wú)害的，反而可以保護(hù)性降低足細(xì)胞內(nèi)FFA的水平。Kampe等［26］研究證實(shí)脂肪酸氧化的加強(qiáng)可降低足細(xì)胞對(duì)棕櫚酸的敏感性。

脂肪酸β氧化速度增加取決于5－氨基咪唑－4－甲酰胺核苷酸(AICAR)，AICAR是能量調(diào)節(jié)激動(dòng)劑，促進(jìn)單磷酸腺苷活化蛋白激酶AMP蛋白激酶(AMPK)的生成，激活乙酰輔酶a羧化酶(ACC)，從而減少了二?；视王；D(zhuǎn)移酶1(CPT1)抑制劑丙二酰輔酶A，脂肪酸β－氧化限速酶CTP1可逆轉(zhuǎn)棕櫚酸毒性作用。近期針對(duì)T2DM患者全基因組相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)在ACC2非編碼區(qū)域的一個(gè)多態(tài)性單核苷酸多態(tài)性與蛋白尿密切相關(guān)［27］，單核苷酸的多態(tài)性促進(jìn)ACC2表達(dá)增加，提高CPT1抑制劑丙二線輔酶A的水平，減少脂肪酸β氧化的活力。

此外，脂聯(lián)素作為一種激活A(yù)MPK的生理信號(hào)，能降低棕櫚酸對(duì)足突細(xì)胞的損傷［26］;有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)高糖環(huán)境抑制了脂聯(lián)素激活的AMPK信號(hào)通路，蛋白尿增加，進(jìn)一步證實(shí)了脂聯(lián)素保護(hù)腎臟的機(jī)制［28］。既往基因研究發(fā)現(xiàn)硬脂酸輔酶A脫飽和酶1(SCD1)在DN中表達(dá)增加，免疫組織化檢測(cè)高表達(dá)的SCD1主要沉積于足細(xì)胞［11］。SCDs將SFAs降解為MUFAs，同時(shí)產(chǎn)生輔酶A二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶(DGATs)，與底物結(jié)合生成 TG［12］。同時(shí)，該研究發(fā)現(xiàn)腎小球中DGAT1的表達(dá)增加［12］，不僅促進(jìn)SFAs轉(zhuǎn)換為MUFAs，還刺激TG合成，DGAT1轉(zhuǎn)基因小鼠過(guò)度表達(dá)TG－合成酶，心肌內(nèi)TG合成增多，不僅沒(méi)有造成脂毒性反而改善了心功能［8］。此外，高表達(dá)碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(chREBP)大鼠進(jìn)食高脂飲食導(dǎo)致肝硬化，但也促進(jìn)了肝SCD1和DGAT1的表達(dá)，反而增強(qiáng)了胰島素敏感性［29］。SCDs主要以SCD1構(gòu)體通過(guò)刺激肝法尼酰X受體激動(dòng)劑減少SFAs誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡［30］，法尼酰X受體激動(dòng)劑激活，抑制了脂質(zhì)合成調(diào)節(jié)固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1(SERBP－1)，F(xiàn)XR－激活配體干預(yù)的小鼠通過(guò)調(diào)控脂肪酸合成和氧化減少TG沉積，改善蛋白尿和預(yù)防足突細(xì)胞損失［31］。足細(xì)胞SCD1的表達(dá)增加有助于減少FFA的沉積，減少腎脂質(zhì)沉積的脂毒性，能把SFAs轉(zhuǎn)化為MUFAs，改善足細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及其凋亡，延緩DN和肥胖性腎病的發(fā)展。

脂質(zhì)代謝紊亂和腎脂質(zhì)積累不僅與肥胖相關(guān)腎臟疾病和DN的發(fā)病有關(guān)，也影響了疾病的發(fā)展。近期人類和動(dòng)物研究表明，F(xiàn)FA代謝紊亂在脂質(zhì)代謝中扮演著關(guān)鍵的角色［9－11］。足細(xì)胞對(duì)飽和棕櫚酸高度敏感，DN足細(xì)胞的 SCD1表達(dá)增加，促進(jìn)MUFAs增多，可部分緩解SFAs代謝產(chǎn)物的腎毒性作用。SFAs對(duì)足細(xì)胞的毒性機(jī)制可能為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和胰島素抵抗。MUFAs對(duì)足細(xì)胞保護(hù)作用的機(jī)制概括為下調(diào)棕櫚酸誘導(dǎo)CHOP的表達(dá)和刺激脂肪酸的β氧化反應(yīng)。

綜上所述，足細(xì)胞對(duì)FFA高度敏感，但也可能在一定程度上改變脂質(zhì)環(huán)境。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，肥胖和T2DM患者對(duì)脂質(zhì)代謝紊亂的代償能力下降可能會(huì)加重蛋白尿和促進(jìn)腎臟病慢性化發(fā)展。因此，改善足細(xì)胞代償反應(yīng)的策略可能有助于預(yù)防和延緩CKD的進(jìn)展。

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