REST 调控肾小管上皮细胞线粒体能量代谢失衡在肾纤维化中的关键作用及潜在治疗新靶点

为解决肾纤维化机制不明及缺乏有效靶向治疗策略的问题，研究人员开展了 REST 对肾纤维化作用及机制的研究。结果发现 REST 在肾纤维化中上调，敲除 REST 可改善线粒体能量代谢、缓解肾纤维化，其抑制剂 X5050 有治疗潜力。该研究为肾纤维化治疗提供新方向。

　　肾纤维化，是慢性肾脏病（CKD）发展到终末期的关键病理过程，就像肾脏健康的 “无形杀手”。全球范围内，CKD 的患病率超过 10%，肾纤维化作为其最终的共同病理表现，会导致肾脏组织修复能力受损、器官功能紊乱。尽管大家都知道肾纤维化很重要，但它的发病机制却像一团迷雾，让人难以捉摸，而且目前也没有有效的靶向治疗方法，这让无数患者陷入困境。

在这样的背景下，陆军军医大学新桥医院的研究人员挺身而出，展开了一项意义重大的研究。他们将目光聚焦在一种名为阻遏元件 1 沉默转录因子（REST）的物质上，试图揭开它与肾纤维化之间的神秘关系。最终，他们的研究成果发表在《Cell Communication and Signaling》杂志上，为肾纤维化的治疗带来了新的希望。

研究人员为了开展这项研究，使用了多种关键技术方法。他们收集了 CKD 患者的肾活检样本，并获取了健康对照样本用于对比分析。同时，构建了肾特异性 Rest 条件敲除小鼠模型（Cdh16-Cre/Rest^ff），并建立了单侧输尿管梗阻（UUO）小鼠模型和 TGF-β1 诱导的肾小管上皮细胞（RTECs）纤维化模型。还运用了 RNA 测序技术分析基因表达变化，利用染色质免疫沉淀（ChIP）技术探究蛋白与 DNA 的相互作用。

下面我们来详细看看研究结果。

• REST 在纤维化肾脏中显著增加：研究人员分别构建了 UUO 小鼠模型和 TGF-β1 孵育的 RTECs 模型，通过 qPCR、Western blot、免疫荧光染色和免疫组化等方法检测发现，REST 在 UUO 肾组织、TGF-β1 处理的 HK-2 细胞系和原代 RTECs 中，转录和翻译水平均显著升高。在 CKD 患者的肾活检样本中，REST 表达也明显高于对照组，并且其水平与血清肌酐、血尿素氮水平呈正相关，与估算的肾小球滤过率（eGFR）呈负相关。这表明 REST 的上调与肾纤维化密切相关，暗示其在肾纤维化发展中可能发挥重要作用。
• 肾脏特异性敲除 Rest 可减轻肾纤维化：研究人员构建了肾特异性 Rest 条件敲除小鼠（Cdh16-Cre/Rest^ff），与 Rest^ff小鼠相比，Cdh16-Cre/Rest^ff小鼠在 UUO 手术后，肾积水明显改善，血清肌酐和血尿素氮水平显著降低。通过组织学分析（HE 染色、Masson 染色）、Western blot、免疫组化和免疫荧光染色发现，其肾小管损伤和肾间质纤维化减轻，纤维化标志物 α-SMA 和 FN 表达下调。在 HK-2 细胞和原代 RTECs 中敲低 REST，也能显著减轻 TGF-β1 诱导的纤维化。这充分说明 Rest 敲除能够有效改善肾纤维化。
• Rest 缺失缓解肾小管线粒体脂肪酸氧化功能障碍：透射电镜（TEM）观察发现，Rest^ff小鼠肾皮质线粒体结构异常，出现肿胀、空泡化和嵴断裂，同时细胞质中脂质滴积累。而 Cdh16-Cre/Rest^ff小鼠线粒体结构和脂质滴积累得到明显改善。RNA 测序和后续实验分析表明，Rest 缺失部分缓解了 TGF-β1 处理下脂肪酸氧化（FAO）的抑制和糖酵解的激活，改善了线粒体呼吸、ATP 生成，减少了 ROS 产生，减轻了脂质沉积。用 FAO 特异性抑制剂 Etomoxir 处理原代 RTECs 后，Rest 缺失无法减轻代谢紊乱和纤维化，这进一步证明 Rest 缺失至少部分通过改善线粒体能量代谢功能障碍来减轻肾纤维化。
• Rest 缺失恢复 Ogdhl 表达以维持线粒体能量代谢：基于 RNA 测序数据和 qPCR 验证，发现 Ogdhl 是 Cdh16-Cre/Rest^ff小鼠肾组织中上调最显著的脂质分解代谢相关基因。免疫荧光染色、qPCR 和 Western blot 分析证实，UUO 模型中 Ogdhl 表达降低，而 Rest 敲除小鼠中其表达显著上调。在原代 RTECs 中，敲除 Rest 可部分恢复 TGF-β1 刺激下的线粒体能量代谢，表现为 FAO 基因表达上调、ATP 生成增加、线粒体呼吸改善、糖酵解减少、ROS 降低、线粒体结构和脂质滴积累恢复。而敲低 Ogdhl 则会加重 Rest 缺失细胞的线粒体功能障碍，且 Ogdhl 沉默会消除 Rest 缺失的抗纤维化作用。这表明 Rest 敲除可能通过增强 Ogdhl 表达来减轻纤维化。
• REST 结合到 OGDHL 的启动子区域抑制其转录：研究人员通过敲低和过表达 REST，发现 REST 可下调 OGDHL 的表达。生物信息学分析预测 OGDHL 启动子区域有两个潜在的 REST 结合位点，构建不同长度的 OGDHL 启动子序列的截断质粒转染 HK-2 细胞后发现，REST 过表达会显著降低 pGL4.15-OGDHL-P2 到 pGL4.15-OGDHL-P5 报告质粒的荧光素酶活性，而突变潜在结合序列后，这种差异消失。ChIP 实验进一步证实 REST 可直接结合到 OGDHL 的启动子区域，且 TGF-β1 处理后结合亲和力增加。这说明 REST 直接结合到 OGDHL 的启动子区域，抑制其转录活性。
• 特异性 REST 抑制剂 X5050 改善肾纤维化：研究人员评估了 REST 特异性抑制剂 X5050 的毒性，发现其对小鼠的心脏、肝脏、脾脏、肺、肾脏和肠道组织无明显毒性，对 HK-2 细胞在浓度低于 200 μM 时也安全。在 UUO 诱导的肾纤维化小鼠模型中，腹腔注射 X5050（10 mg/kg）14 天，以及在体外对 HK-2 细胞用 X5050（100 μM）处理，均能显著减轻肾小管损伤、肾间质纤维化和细胞纤维化。这表明 X5050 有治疗肾纤维化的潜力。

综合来看，该研究揭示了 REST 在肾纤维化中的关键作用。REST 通过直接结合到 OGDHL 的启动子区域，抑制其转录，导致线粒体能量代谢失衡，进而促进肾纤维化的发展。而肾脏特异性敲除 REST 或使用特异性抑制剂 X5050，能够改善线粒体能量代谢，减轻肾纤维化。这一研究成果不仅为肾纤维化的发病机制提供了新的见解，还为开发治疗肾纤维化的新策略指明了方向，有望为广大 CKD 患者带来新的治疗希望。