HSPA8—— 糖尿病肾病治疗新希望，调控脂质代谢的关键 “密码”

为探究 HSPA8 在 DKD 中对 INSIG/SREBPs 功能的调控作用，南方科技大学第一附属医院等单位的研究人员开展相关研究，发现 HSPA8 可抑制 SREBPs 激活，改善肾损伤。该研究为 DKD 治疗提供新靶点，值得科研读者一读。

　　

在糖尿病的众多并发症中，糖尿病肾病（DKD）就像一个隐藏在暗处的 “杀手”，悄悄地威胁着患者的健康。许多糖尿病患者都会遭遇脂质代谢紊乱的问题，血液中的脂质异常在疾病的各个阶段都有所体现。而在肾脏这个重要的器官中，脂质的异常沉积就如同在平静的湖面投入了一颗巨石，引发了一系列的 “涟漪”。

肾脏中的非脂肪组织，如肾小管，一旦出现脂质的过度积累，就会产生脂毒性。这就好比是给肾小管这个精密的 “小工厂” 带来了一堆 “捣乱分子”，使得肾小管的正常工作受到干扰。不完全的脂肪酸氧化和脂质过氧化反应，就像工厂里失控的机器，产生了大量的 “废物”，引发了氧化应激、内质网（ER）应激，还激活了炎症反应，一步步侵蚀着肾脏的健康。

以往，科学家们对肾小球中脂质积累的机制研究得较多，就像在一片森林里，大家都把目光集中在了几棵大树上，而对肾小管中脂质异常积累机制的研究却相对较少。这就导致相关治疗方法的开发受到了阻碍，仿佛在黑暗中摸索前进，却找不到正确的方向。所以，搞清楚肾小管脂质积累的病理机制，找到新的药物靶点，就成了医学领域亟待解决的重要问题。

为了攻克这个难题，来自南方科技大学第一附属医院（深圳人民医院）等单位的研究人员展开了深入的探索。他们的研究成果发表在了《Cell Reports》期刊上，论文题目是 “HSPA8 dampens SCAP/INSIG split and SREBP activation by reducing PKR-mediated INSIG phosphorylation” 。经过一系列严谨的实验和研究，他们发现了一个关键的 “角色”—— 分子伴侣 HSPA8，它在调节 SREBPs（固醇调节元件结合蛋白）、脂肪生成以及 DKD 发展过程中起着至关重要的作用，就像是一把能够控制肾脏脂质代谢 “开关” 的钥匙。这一发现为治疗 DKD 带来了新的希望，仿佛在黑暗中点亮了一盏明灯。

研究人员在这项研究中运用了多种技术方法。他们通过 RNA 测序（RNA-seq）技术，对相关细胞的基因表达情况进行全面分析，就像是给细胞的基因活动拍了一张高清照片，让基因的变化一目了然；利用免疫共沉淀（Co-IP）技术，来检测蛋白质之间的相互作用，这就好比是在细胞这个 “大社会” 里，找出那些相互 “合作” 的蛋白质伙伴；采用染色质免疫沉淀（ChIP）-qPCR 技术，研究转录因子与基因启动子的结合情况，从而了解基因表达调控的奥秘，如同解开了基因表达调控的 “密码锁”。

下面让我们来看看研究人员都有哪些重要的发现吧：

• HSPA8 限制脂质积累和 SCAP 介导的 SREBP 激活：研究人员发现，与肾小管上皮细胞（TECs）相比，小鼠足细胞、肾小球内皮细胞和肾成纤维细胞中 HSPA8 的基础水平相对较低。为了探究 HSPA8 在肾脏中的作用，他们对野生型（WT）和肾小管特异性 Hspa8 基因敲除（Hspa8 ）小鼠的 TECs 进行了 RNA 测序分析。结果显示，Hspa8 小鼠中上调最显著的基因与胆固醇生物合成途径、SREBP 信号通路等相关。这表明 HSPA8 通过调节 SREBP 激活来影响脂质和胆固醇的合成。进一步研究发现，HSPA8 促进了 HG 诱导的核 SREBP1 和 SREBP2 及其靶基因水平的升高，增强了 SRE 启动子驱动的荧光素酶活性，还破坏了 INSIG1/2 与 SCAP 的结合，促进了 SCAP 从内质网向高尔基体的转运；而 HSPA8 过表达（HSPA8 ）则起到了相反的作用。此外，在 DKD 小鼠模型中，TEC 特异性敲除 Hspa8 会加重肾脏异位脂质沉积，而 HSPA8 则没有明显的脂质积累差异。这些结果都表明 HSPA8 通过调节 SREBP1/2 的激活来影响脂质合成123。
• HSPA8 通过抑制 INSIG1/2 的磷酸化和随后的 SCAP/INSIG 解离来抑制 SREBP 激活：研究人员用脂肪抑制素（一种 SREBP 通路的化学抑制剂）处理细胞或敲低 Scap 基因后发现，HSPA8 调节的 SCAP 依赖的 SREBP 激活受到影响。而且，HSPA8 并不直接与 SCAP 或 INSIG 结合，其对 SREBP 激活的调节依赖于 INSIGs 的活性。HSPA8 敲低会增强 HG 诱导的 INSIG1 和 INSIG2 的磷酸化、SCAP/INSIG 的解离以及 SREBPs 的核积累，而 HSPA8 则抑制这些变化。敲低 INSIG1/2 会限制 HSPA8 介导的 SREBPs 核积累和靶基因表达的下调，在 INSIG1 和 INSIG2 突变体转染的细胞中，HSPA8 对相关蛋白的调节作用消失。这些都说明 HSPA8 通过减少 INSIGs 的磷酸化来抑制 SCAP/INSIG 的解离，进而降低 SREBP1/2 的激活和脂质合成456。
• PKR 磷酸化 INSIG1 和 INSIG2：研究人员通过预测和实验发现，蛋白激酶 R（PKR）能磷酸化 INSIG1 的 Ser207 位点和 INSIG2 的 Ser151 位点。HG 刺激会使 PKR 与 INSIG1/2 结合，缺失 PKR 会抑制 HG 诱导的 INSIG1 和 INSIG2 的磷酸化、SCAP/INSIG 的解离、SCAP 在 ER 中的减少、SREBPs 的核积累以及 SCAP 从 ER 到高尔基体的转运。过表达 PKR 野生型会增加 INSIG1/2 和 PKR 的磷酸化以及 SREBPs 的核积累，而转染 PKR 突变体则会抑制这些变化。在体内，PKR 基因敲除（PKR ）会降低 DKD 小鼠的 UACR、KW/BW 和 BUN，减少肾脏中 INSIG1 和 INSIG2 的磷酸化、胆固醇和脂肪酸的积累以及 SREBP 靶基因的表达。这表明 PKR 在 TECs 中作为蛋白激酶磷酸化 INSIG1/2，导致 SCAP/INSIG 解离789。
• PKR 是 HSPA8 控制脂质代谢基因表达的下游效应器：共免疫沉淀分析表明，HG 刺激会诱导 HSPA8 与 PKR 相互作用，PKR 突变体则会消除这种相互作用。研究发现，HSPA8 抑制 HG 诱导的 PKR 磷酸化，Hspa8 会增强 HG 诱导的 PKR 磷酸化。HSPA8 对 SREBPs 核积累、INSIG1 和 INSIG2 磷酸化的抑制作用在 PKR 野生型转染的细胞中有效，在 PKR 突变体转染的细胞中则无效。过表达 HSPA8 会减少 WT DKD 小鼠肾脏中 PKR 的磷酸化、SREBPs 的核积累、INSIGs 的磷酸化、肾脏损伤、胆固醇和 TG 含量以及相关基因的表达，但在 Pkr DKD 小鼠中没有明显变化。这些结果说明 PKR - INSIGs 信号通路在 HSPA8 对肾功能和脂质代谢相关过程的调节中起着关键作用101112。
• CHIP 在 PKR 激活的条件下使 PKR 泛素化：由于人源和小鼠的 PKR 都含有能被 HSPA8 识别的序列，研究人员推测 PKR 可能被 HSPA8 识别并降解。实验发现，MG132（一种蛋白酶体抑制剂）能抑制 HSPA8 介导的 HG 刺激下磷酸化 PKR 的减少，HSPA8 会增强 HG 刺激下磷酸化 PKR 的泛素化，而敲低 CHIP（一种 E3 泛素连接酶）会抑制这些变化。CHIP 能使 PKR 泛素化并形成 K48 连接的链，HSPA8 通过招募 CHIP 促进活性 PKR 的泛素化和降解131415。
• SREBP1 转录上调 HSPA8 表达：研究人员发现，HK2 细胞暴露于 HG 后，HSPA8 mRNA 水平先升高后降低。通过数据库分析和实验验证，他们发现 SREBP1 直接结合 HSPA8 的启动子并增强其转录，HG 会诱导 SREBP1、SP1 和 NF - Y 之间的相互作用，促进它们与 HSPA8 启动子的结合。这表明 SREBP1 是调控 HSPA8 表达的重要转录因子161718。
• NF - κB 减少 SREBP1 与 HSPA8 启动子的结合：研究人员发现，HG 处理 8 小时后 HSPA8 转录水平开始下降，重新分析 ChIP - seq 数据库发现 NF - κB p65 结合到 HSPA8 的启动子上。NF - κB 抑制剂能上调 HSPA8 的转录水平，NF - κB 激动剂则会抑制其转录。LPS（一种 NF - κB 诱导剂）会抑制 HSPA8 的活性，ChIP - qPCR 分析证实 LPS 会诱导 NF - κB 与 HSPA8 启动子的结合。这说明 HG 诱导 NF - κB 与 HSPA8 启动子结合，抑制了 SREBP1 介导的 HSPA8 转录激活192021。
• 激活或过表达 HSPA8 改善糖尿病肾损伤：研究人员发现，抗溃疡药物香叶基香叶基丙酮（GGA）能诱导 Hsc70/HSPA8 表达，上调 HK2 细胞和小鼠 TECs 中 HSPA8 的转录和蛋白水平。在 DKD 小鼠中，GGA 给药能显著上调 HSPA8 表达，抑制 PKR、INSIG1 和 INSIG2 的磷酸化以及 SREBPs 的核积累，改善糖尿病诱导的肾损伤。此外，将含有 HSPA8 蛋白的外泌体（exoHSPA8）原位注射到 DKD 小鼠肾脏中，也能增加 HSPA8 蛋白水平，减轻肾脏损伤。这表明 GGA 干预或含有 HSPA8 的外泌体至少部分通过激活 HSPA8 表达来减轻 DKD 小鼠的肾脏损伤222324。
• 糖尿病小鼠模型中肾脏 HSPA8 表达紊乱：研究人员检测糖尿病小鼠肾脏组织和人类 DKD 患者肾活检组织中的 HSPA8 水平发现，HSPA8 在 DKD 中呈现先升高后降低的双相变化。这种动态变化可能是糖尿病肾病病理生理过程中的关键因素，为进一步研究其作为生物标志物或治疗靶点提供了方向2526。

综合上述研究结果，研究人员得出结论：HSPA8 是控制 TECs 中 SREBP 信号通路的关键节点。在 DKD 的发展过程中，持续的高血糖会抑制 HSPA8 的转录并加速其降解，抵消 HSPA8 对 DKD 的保护作用。而 HSPA8 的小分子诱导剂或含有 HSPA8 的外泌体能够恢复 HSPA8 的调节活性，抑制 SREBP 信号通路，减少过度的脂质生成，减轻炎症和纤维化。这意味着 HSPA8 有望成为 DKD 潜在的治疗靶点，使用 HSPA8 激活剂可能是治疗 DKD 的一种有前景的策略。

这项研究具有重要的意义。它不仅揭示了 HSPA8 在 DKD 中的关键作用和相关分子机制，为我们理解 DKD 的发病机制提供了新的视角，还为开发治疗 DKD 的新方法提供了理论依据。就像在黑暗中为治疗 DKD 开辟了一条新的道路，让我们朝着攻克糖尿病肾病这个难题又迈进了坚实的一步。不过，研究也存在一些局限性，比如需要收集不同阶段 DKD 患者的样本监测肾脏 HSPA8 水平，GGA 并非 HSPA8 的特异性激活剂，还需要在 2 型糖尿病模型中进一步验证 HSPA8 机制的适用性等。但这并不影响该研究的重要价值，它为后续的研究指明了方向，激励着科研人员继续探索，期待未来能有更多的突破，为糖尿病肾病患者带来更多的希望。