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Advanced Science | Asprosin通过线粒体动态失衡加重糖尿病肾病小鼠肾小管上皮细胞损伤

Advanced Science | Asprosin通过线粒体动态失衡加重糖尿病肾病小鼠肾小管上皮细胞损伤
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该研究首次揭示了Asprosin在糖尿病肾病进展中的关键作用,发现其通过促进Drp1的SUMOylation修饰破坏线粒体动态平衡,从而导致肾小管上皮细胞损伤和表型转化。通过基因编辑和抗体干预手段,研究提供了新的诊断标志物和治疗靶点。

 

文献概述
本文《Asprosin Aggravates Tubular Epithelial Cell Injury and Phenotypic Transformation via Mitochondrial Dynamics Disorder Mediated by Excessive Drp1 SUMOylation in Diabetic Nephropathy Mice》,发表于Advanced Science杂志,回顾并总结了Asprosin在糖尿病肾病(DKD)小鼠模型中对肾小管上皮细胞(TEC)的致损伤作用及其分子机制,为早期诊断和治疗干预提供了理论依据。

背景知识
糖尿病肾病是糖尿病微血管并发症的主要形式,最终可能导致终末期肾病(ESRD),而肾小管上皮细胞(TEC)在高糖环境下经历上皮-间质转化(EMT)并引发肾小管间质纤维化(RTF),是疾病进展的重要病理基础。线粒体作为高能量需求细胞器,其动态平衡(融合与分裂)对维持TEC功能至关重要。研究表明,线粒体分裂相关蛋白Drp1的SUMOylation修饰可稳定其构象并减少溶酶体降解,从而促进线粒体碎片化和功能障碍。本文进一步揭示Asprosin(ASP)在DKD中的作用机制,发现其通过上调PIAS1、抑制SENP1,增强Drp1的SUMO修饰,进而破坏线粒体动态平衡和加剧TEC损伤。此外,使用Drp1 SUMOylation位点突变或ASP中和抗体均可显著缓解这种损伤,提示其作为治疗靶点的潜力。

 

基因敲除小鼠:利用特定组织或全身基因敲除技术,研究基因在糖尿病肾病等代谢疾病中的作用机制,为Drp1或ASP的体内研究提供模型支持。

 

研究方法与实验
研究团队通过链脲佐otin(STZ)和高脂饮食(HFD)建立2型糖尿病小鼠模型,并进行Asprosin干预实验。通过Western blot、免疫组化、免疫荧光、透射电镜(TEM)及分子对接技术,分析ASP对TEC结构、线粒体形态、融合/分裂蛋白表达及Drp1 SUMOylation水平的影响。此外,构建组织特异性ASP敲除小鼠模型(ASP−/−)及使用Drp1突变体(Drp1-4KR)或Drp1抑制剂(Midivi-1)进一步验证ASP的作用机制。同时,利用分子对接和Co-IP实验探索ASP与PIAS1或SENP1的相互作用。

关键结论与观点

  • Asprosin在糖尿病肾病小鼠中表达上调,并主要定位于肾小管上皮细胞,其高水平与肾功能指标Scr和BUN呈正相关,与TEC损伤及表型转化密切相关
  • Asprosin通过促进Drp1的SUMOylation修饰,减少其溶酶体降解,从而增强线粒体分裂、破坏动态平衡,导致线粒体功能障碍(ATP下降、ROS升高)
  • 突变Drp1的SUMOylation修饰位点(K557, K560, K569, K571)可有效缓解Asprosin诱导的线粒体碎片化、TEC损伤及表型转化
  • 敲除ASP或使用中和抗体AASP可显著改善DKD小鼠的肾损伤、线粒体ROS积累及表型转化,提示其作为治疗靶点的潜力
  • ASP通过调节PIAS1和SENP1的表达,促进Drp1的SUMOylation修饰,但仅SENP1与ASP存在物理相互作用,而PIAS1与ASP之间未见直接结合,提示其可能通过间接机制调控Drp1修饰

研究意义与展望
该研究首次将Asprosin与糖尿病肾病的线粒体动态失衡及TEC损伤联系起来,为DKD的早期诊断提供了新的生物标志物(ASP),并为靶向治疗提供了新策略(如AASP抗体或Drp1 SUMO修饰位点干预)。未来研究可进一步探索ASP在人类DKD中的临床相关性,并开发针对SENP1或PIAS1的调控药物以干预ASP/Drp1信号轴,从而保护TEC功能。

 

基因编辑大鼠模型:通过基因编辑技术构建代谢疾病模型,适用于研究Drp1修饰机制及线粒体动态平衡调控,为药物筛选和机制验证提供高效平台。

 

结语
Asprosin在糖尿病肾病小鼠模型中被发现显著升高,并通过增强Drp1的SUMOylation修饰,破坏线粒体动态平衡,从而导致肾小管上皮细胞(TEC)损伤和表型转化。该研究不仅揭示了ASP在DKD进展中的致病作用,还通过基因编辑及抗体干预手段验证其作为潜在治疗靶点的可行性。这些发现为DKD的早期诊断及治疗提供了新的分子线索,并为后续临床转化研究奠定了基础。

 

文献来源:
Qianqian Huang, Xiaowei Xiong, Sheng Chen, Guohua Zeng, and Qiren Huang. Asprosin Aggravates Tubular Epithelial Cell Injury and Phenotypic Transformation via Mitochondrial Dynamics Disorder Mediated by Excessive Drp1 SUMOylation in Diabetic Nephropathy Mice. Advanced Science.