Nesfatin-1 通过双重抑制 TGF-β1/Smad 和 NF-κB/GPR12 信号通路,减轻肾脏间质纤维化、氧化应激和炎症

时间:2026年3月17日
来源:Biochemical Pharmacology

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肾纤维化是慢性肾病进展的核心病理机制,研究证实nesfatin-1通过抑制TGF-β1/Smad和NF-κB/NLRP3通路减轻单侧输尿管梗阻诱导的肾纤维化,其保护作用与GPR12受体介导的抗氧化和抗炎机制相关。

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Ganesh Panditrao Lahane|Audesh Bhat|Arti Dhar
印度特伦甘纳邦海得拉巴市Jawahar Nagar地区Shameerpet,Birla理工学院和科学学院(BITS)Pilani分校药学系,邮编500078

摘要

肾小管间质纤维化是慢性肾病(CKD)进展的关键病理驱动因素。Nesfatin-1是一种神经肽,以其抗氧化和抗炎作用而闻名;然而,其抗纤维化潜力及其相关信号机制尚未得到充分研究。本研究评估了Nesfatin-1在单侧输尿管梗阻(UUO)中的保护作用,并探讨了其对NRK-49F细胞中TGF-β1介导的成纤维细胞激活的影响。通过小鼠UUO诱导的肾纤维化和TGF-β1刺激的NRK-49F成纤维细胞来评估Nesfatin-1的抗纤维化活性。采用生化检测、组织病理学、qRT-PCR、Western blotting、流式细胞术和免疫荧光等方法阐明了其作用机制。研究发现,UUO患者的肾脏和TGF-β1暴露的成纤维细胞中Nesfatin-1表达显著降低。外源性Nesfatin-1可降低血清肌酐和血尿素氮水平,减轻肾小管损伤,限制细胞外基质(ECM)的积累,并抑制TGF-β1/Smad通路的激活。此外,它还能恢复抗氧化基因的表达并减轻UUO小鼠的炎症反应。在NRK-49F细胞中,Nesfatin-1可阻止TGF-β1驱动的成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化,同时下调TGF-β/Smad信号通路并使GPR12表达恢复正常。这些结果表明,Nesfatin-1通过调节TGF-β1/Smad和NF-κB/NLRP3通路来发挥抗肾纤维化作用。GPR12表达的恢复正常提示其抗肾保护作用可能涉及受体介导的机制。

引言

慢性肾病(CKD)会导致肾脏结构和功能的逐渐且持续的衰退[1]。全球患病人数超过8亿,且随着人口老龄化以及糖尿病和高血压发病率的增加,这一数字仍在上升[2]。肾功能逐渐丧失最终会导致许多患者发展为终末期肾病,需要透析或移植[3]。除了肾功能衰竭外,CKD还会显著增加心血管疾病的发病率和死亡率[4]。尽管CKD具有临床重要性,但目前有效的阻止或逆转其进展的策略仍然有限。在CKD相关的病理特征中,肾小管间质纤维化是预测肾功能下降和长期预后的最强指标[5][6]。
目前针对CKD的治疗策略主要集中在控制血压、血糖水平以及通过血管紧张素转换酶抑制剂或血管紧张素受体阻滞剂抑制肾素-血管紧张素系统[7]。虽然这些干预措施可以减缓疾病进展,但它们不能直接逆转已形成的肾纤维化[7][8]。像吡非尼酮这样的抗纤维化药物在实验模型中显示出通过靶向促纤维化细胞因子信号通路的有效性,但其临床应用仍有限,且效果主要局限于特定的分子通路[7][9]。因此,仍需要能够同时调节纤维化、氧化应激和凋亡信号通路以实现更全面肾保护的治疗方法。
肾纤维化是在组织持续损伤后发生的,这会导致间质成纤维细胞活化并转变为表达α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的肌成纤维细胞[10]。这些活化细胞会产生过多的细胞外基质(ECM)蛋白,包括胶原蛋白I和纤维连接蛋白,最终导致肾组织不可逆的瘢痕形成。转化生长因子-β1(TGF-β1)是调控这一过程的核心促纤维化细胞因子。当配体结合时,TGF-β受体会启动经典的Smad信号通路,导致Smad2/3磷酸化,Smad2/3-Smad4复合物的形成以及促纤维化基因的转录激活[7][11]。Smad7作为一种内源性抑制因子,可抑制受体介导的Smad激活[7]。因此,Smad2/3-Smad7平衡的破坏是纤维化进展的关键决定因素。
氧化应激和炎症会进一步加剧纤维化过程。活性氧(ROS)的过度生成会促进脂质过氧化、基因组损伤和线粒体功能障碍,并增强TGF-β1依赖的信号通路[12][13]。氧化损伤还会触发炎症级联反应,加重肾小管间质损伤。TGF-β1通过刺激促炎细胞因子(如IL-1β和TNF-α)的转录来增强NF-κB的激活[14][15]。NLRP3炎症小体的活化促进了caspase-1依赖的IL-1β和IL-18的成熟,从而加剧了肾组织的炎症和纤维化重塑[15][16]。遗传学研究表明,NLRP3的缺失可以预防肾间质纤维化,这突显了其病理相关性[15][16]。这些观察结果表明,肾纤维化是一个涉及成纤维细胞活化、氧化应激和先天免疫信号通路的多因素过程。
单侧输尿管梗阻(UUO)模型被广泛用于研究肾纤维化,因为该模型在输尿管结扎后能迅速引发肾积水、肾小管损伤、炎症和细胞外基质积累[17]。其可重复性和明确的病理过程使其成为评估抗纤维化干预措施的可靠平台。
Nesfatin-1是一种高度保守的肽,最初被认为是调节食欲和能量稳态的因子,但也存在于外周组织中[18]。越来越多的证据表明它在代谢和心血管疾病(包括糖尿病[19]、心肌病[20]和心肌损伤[21])中具有保护作用。除了调节代谢外,Nesfatin-1还表现出显著的抗氧化和抗炎特性。在高葡萄糖刺激的视网膜上皮细胞中,它通过抑制NF-κB/NLRP3信号通路来减轻氧化应激、凋亡和炎症细胞因子的释放[22]。包括我们自己的研究在内的新兴研究表明,Nesfatin-1可以减轻CKD模型及氧化应激下的肾上皮细胞的肾损伤和纤维化反应[23][24][25]。GPR12是一种孤儿G蛋白偶联受体,最近被提出作为Nesfatin-1信号的介导因子[26][27]。GPR12调节与细胞存活、线粒体功能和氧化还原稳态相关的cAMP依赖性通路[28][29]。尽管其在肾病理学中的作用尚不明确,但GPR12表达的改变与肾细胞中的氧化应激和纤维化进展有关[30][31]。然而,Nesfatin-1是否通过调节TGF-β1/Smad和NF-κB/NLRP3通路来参与UUO诱导的纤维化保护作用仍不清楚。因此,本研究选择吡非尼酮和雷米普利作为对照药物,以区分Nesfatin-1的直接抗纤维化作用和通过抑制肾素-血管紧张素系统实现的肾保护机制。

化学物质和试剂

本研究使用的所有化学物质、抗体、检测试剂和试剂详见表1。

动物

所有动物实验均按照海得拉巴校区BITS-Pilani机构动物伦理委员会批准的方案进行(批准编号:BITS-HYD-IAEC-2024–006)。本研究使用了6-8周龄、体重22-25克的雄性C57BL/6小鼠。选择雄性动物是为了减少与发情周期相关的激素波动带来的生物学变异。

Nesfatin-1对UUO小鼠体重和生化参数的影响

UUO小鼠表现出明显的体重下降以及临床上的不适症状,如活动减少和毛发梳理不良。在接受Nesfatin-1治疗的小鼠中,体重恢复情况更好,而吡非尼酮和雷米普利治疗组的效果也优于Nesfatin-1治疗组(见图1B)。通过血清和尿液生化分析评估了UUO相关的肾损伤。

讨论

进行性肾纤维化是CKD的核心病理特征,会导致肾功能不可逆的损害[7]。尽管在理解CKD的发病机制方面取得了显著进展,但调控其进展的分子通路仍不完全清楚,现有的治疗手段也还不够理想。本研究利用UUO模型阐明了Nesfatin-1的抗纤维化和抗炎作用机制。

作者贡献声明

Ganesh Panditrao Lahane:负责撰写初稿、数据可视化、结果验证、方法设计、实验实施和数据分析。Audesh Bhat:负责审稿和编辑、数据可视化、结果验证、方法设计、数据分析。Arti Dhar:负责审稿和编辑、数据可视化、结果验证、实验监督、资源协调、项目管理、资金申请和概念构思。

资助

本研究的资金支持由印度医学研究委员会(ICMR)提供给Arti Dhar。

利益冲突声明

作者声明以下可能构成潜在利益冲突的财务关系和个人关联:Arti Dhar博士表示获得了印度医学研究委员会(ICMR)的财政支持。Arti Dhar博士与海得拉巴校区BITS有雇佣关系。Arti Dhar博士拥有专利,但暂无相关专利信息。作者声明不存在利益冲突。如果还有其他作者,他们也声明没有已知的相关利益冲突。

致谢

感谢Birla理工学院和科学学院海得拉巴校区中央分析设施(CAL)提供的仪器支持。

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