2021年度CKD-MBD基础研究新进展

慢性肾脏病

慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）是威胁公众健康的重要疾病之一。慢性肾脏病-矿物质和骨代谢紊乱（chronic kidney disease-mineral and bone disorder，CKD-MBD）是CKD的严重并发症，表现为血钙、血磷、维生素D或甲状旁腺激素（parathyroid hormone，PTH）代谢异常、骨病变、血管及软组织钙化等，导致患者生活质量下降，心血管事件和死亡风险增加。利用现代生物信息技术针对CKD-MBD发病机制进行深入研究，开发新型治疗药物，将有利于推动CKD-MBD规范化诊疗。下面，让我们一起回顾2021年度CKD-MBD基础研究新进展。

ALKBH1介导的DNA N6-甲基腺嘌呤去甲基化修饰通过成骨重编程促进慢性肾脏疾病中血管钙化 IF:14.8

血管钙化可预测慢性肾脏病的心血管发病率和死亡率，但迄今为止其潜在机制仍不清楚。黄辉教授团队检测了CKD伴或不伴主动脉弓钙化患者的白细胞DNA N6 -甲基腺苷（6mA）水平，使用血管平滑肌细胞靶向的腺相关病毒（adeno-associated virus，AAV）感染CKD小鼠动脉来评估钙化的特征，该病毒编码alkB同源1 (Alkbh1)基因或Alkbh1 shRNA。该团队发现白细胞中6mA水平随血管钙化严重程度的增加而显著降低，ALKBH1上调导致6mA去甲基化减少。在体内和体外模型中，敲除ALKBH1会抑制血管钙化，过表达ALKBH1会促进血管钙化。机制上，ALKBH1去甲基化DNA 6mA修饰可以促进八聚体结合转录因子4(Oct4)与骨形态发生蛋白2（BMP2）启动子结合并激活BMP2转录，BMP2通过增加骨形成的决定性转录因子RUNX2表达来促进VSMC成骨重编程和血管钙化。这提示以ALKBH1为靶点可能是减少慢性肾脏病患者VC负担的一种治疗方法。

参考文献

Ouyang L, Su X, Li W, Tang L, Zhang M, Zhu Y, Xie C, Zhang P, Chen J, Huang H. ALKBH1-demethylated DNA N6-methyladenine modification triggers vascular calcification via osteogenic reprogramming in chronic kidney disease. J Clin Invest. 2021 Jul 15;131(14):e146985. doi: 10.1172/JCI146985. PMID: 34003800; PMCID: PMC8279589.

SIRT6 通过调控Runx2抑制慢性肾脏病中血管平滑肌的成骨转分化 IF:14.8

血管钙化（VC）是一种重要的病理改变，目前临床上缺乏有效的治疗方法，死亡率高。Sirtuin 6 (SIRT6) 是 Sirtuin 家族的成员，是III类组蛋白去乙酰化酶和关键的表观遗传调节因子。SIRT6在慢性肾脏病(CKD)患者中具有保护作用，但SIRT6在CKD患者VC中的确切作用及分子机制尚不清楚。黄辉教授团队证明SIRT6在CKD伴VC患者的外周血单个核细胞(PBMCs)和桡动脉组织中明显下调。在 CKD 中，SIRT6转基因(SIRT6-Tg)小鼠表现出VC的减轻，而血管平滑肌细胞(VSMCs)特异性敲除SIRT6小鼠表现出VC加重。SIRT6通过调控Runt相关转录因子2 (Runx2)抑制VSMCs的成骨转分化。免疫共沉淀(co-IP)和免疫沉淀(IP)实验证实SIRT6与Runx2结合。此外，Runx2被SIRT6去乙酰化，通过输出蛋白1 (XPO1)进一步促进核输出，进而通过泛素-蛋白酶体系统降解Runx2。这些结果表明SIRT6通过抑制VSMCs的成骨转分化来抑制VC的发生，因此靶向SIRT6可能成为CKD患者VC治疗的潜在靶点。

参考文献

Li W, Feng W, Su X, Luo D, Li Z, Zhou Y, Zhu Y, Zhang M, Chen J, Liu B, Huang H. SIRT6 protects vascular smooth muscle cell from osteogenic transdifferentiation via Runx2 in chronic kidney disease. J Clin Invest. 2021 Nov 18:e150051. doi: 10.1172/JCI150051. Epub ahead of print. PMID: 34793336.

非剪接型XBP1通过促进β-catenin降解抑制血管钙化 IF:17.4

血管钙化是慢性肾病的常见并发症，会增加心血管发病率和死亡率。XBP1（X-box）结合蛋白1以未剪接（XBP1u）和剪接（XBP1s）形式存在，是血管疾病中内质网应激的重要组成部分。然而，XBP1u是否参与血管钙化的发展尚不清楚。北京大学生理学与病理生理学系孔炜教授团队研究证实：XBP1u蛋白在高磷酸盐( Pi )诱导的钙化血管平滑肌细胞( VSMCs )、腺嘌呤饮食诱导的慢性肾功能衰竭( CRF )小鼠钙化主动脉和CRF患者钙化桡动脉中含量降低。结果：抑制XBP1u上调Runx2和Msx2的表达，并加剧高磷诱导的VSMC钙化。相反，高磷诱导的VSMC中XBP1u过表达显著抑制成骨分化和钙化。在腺嘌呤饮食喂养或5/6肾切诱导的小鼠慢性肾病小鼠模型中，平滑肌细胞特异性缺失XBP1小鼠血管钙化较对照组更严重。进一步的相互作用组分析表明，XBP1u通过其C端的降解结构域中的aa205-230直接结合β-catenin，促进β-catenin的泛素-蛋白酶体降解，抑制β-catenin/T细胞因子 (TCF)介导的Runx2和Msx2转录。敲除β-catenin消除了XBP1u缺乏对VSMC钙化的影响。该研究将XBP1u鉴定为一种新型的内源性血管钙化抑制剂，通过抑制β-catenin并促进其泛素-蛋白酶体降解，这代表了β-catenin的新调控途径和血管钙化治疗有希望的靶点。

参考文献

Yang L, Dai R, Wu H, Cai Z, Xie N, Zhang X, Shen Y, Gong Z, Jia Y, Yu F, Zhao Y, Lin P, Ye C, Hu Y, Fu Y, Xu Q, Li Z, Kong W. Unspliced XBP1 Counteracts β-catenin to Inhibit Vascular Calcification. Circ Res. 2021 Dec 6. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.121.319745. Epub ahead of print. PMID: 34870453.

亚精胺通过调控SIRT1信号通路抑制慢性肾病的血管钙化 IF:9.3

血管钙化是慢性肾脏病( CKD )患者和老年人常见的病理状态。已有研究证实，血管钙化是一种基因调控的生物学过程，类似于涉及成骨分化的成骨过程。但迄今为止，尚无针对血管钙化的有效治疗方法。天然多胺亚精胺已被证明能增加寿命，预防心血管疾病。补充亚精胺是否抑制CKD血管钙化尚不清楚。茜素红染色和钙含量测定显示，亚精胺处理显著减少了成骨条件下大鼠和人血管平滑肌细胞( VSMCs )的矿物质沉积。Western blot分析显示亚精胺处理抑制大鼠和人VSMCs的成骨分化。此外，亚精胺可显著降低CKD大鼠体内外动脉环钙化和主动脉钙化。亚精胺处理能诱导VSMC中Sirtuin 1(SIRT1)的上调，并导致内质网 (ER) 应激信号成分下调，如激活转录因子4 (ATF4)和CCAAT/增强子结合蛋白同源蛋白( CHOP )。无论是SIRT1抑制剂EX527对SIRT1的药理抑制还是siRNA敲低SIRT1均明显阻断了亚精胺对VSMC钙化的抑制作用。EX527解除了亚精胺对CKD大鼠主动脉钙化的抑制作用。该研究首次证明亚精胺通过上调SIRT1和抑制ER应激来减轻CKD血管钙化，这可能为CKD血管钙化提供了一种有前景的治疗方法。

参考文献

Liu X, Chen A, Liang Q, Yang X, Dong Q, Fu M, Wang S, Li Y, Ye Y, Lan Z, Chen Y, Ou JS, Yang P, Lu L, Yan J. Spermidine inhibits vascular calcification in chronic kidney disease through modulation of SIRT1 signaling pathway. Aging Cell. 2021 Jun;20(6):e13377. doi: 10.1111/acel.13377. Epub 2021 May 9. PMID: 33969611; PMCID: PMC8208796.

大鼠硫唑嘌呤的长期治疗可诱导血管钙化IF:6.1

中膜血管钙化(mVC)与心血管疾病密切相关，尤其是慢性肾脏病(CKD)患者。即使肾移植成功后，患者心血管死亡率仍在增加。有证据表明免疫抑制药物可能影响血管壁的病理生理机制。此前，课题组体外研究表明，硫唑嘌呤(AZA)可以诱导血管平滑肌细胞(VSMCs)产生mVC。本研究在AZA处理24周的大鼠模型中证实了这种作用。AZA治疗后主动脉组织钙含量增加。其病理生理机制包括AZA通过黄嘌呤氧化酶(XO)催化6-硫氧嘧啶，随后诱导氧化应激。包括全身和主动脉组织中促炎性细胞因子如白介素(IL)-1β和IL-6，在AZA治疗后增加。此外，VSMC的核心结合因子α-1、碱性磷酸酶和骨桥蛋白的表达增加。在体外实验中，由于NLRP3-/-主动脉环中AZA效应可以减弱，因此信号通路可能至少部分依赖于NLRP3炎症小体。这些结果为AZA诱导VSMC钙化及其对血管结构的影响提供了进一步的证据，但后续有必要进行人体研究来证实AZA对血管硬化的有害影响。

参考文献

Schuchardt M, Herrmann J, Henkel C, Babic M, van der Giet M, Tölle M. Long-Term Treatment of Azathioprine in Rats Induces Vessel Mineralization. Biomedicines. 2021 Mar 23;9(3):327. doi: 10.3390/biomedicines9030327. PMID: 33806932; PMCID: PMC8004774.

供稿|万慧婷李凡王宁宁

审核|王宁宁张波

编辑|金鑫潘艳艳【江苏省人民医院肾内科】

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