糖尿病(DM)是严重威胁人类健康的世界性公共卫生问题，糖尿病肾病(DKD)是一种糖尿病驱动的肾损伤，在糖尿病患者中具有很高的发病率，即使在生活方式和药物治疗等多因素干预下，仍可能会发展为肾衰竭。因此，迫切需要确定更多的策略和新的治疗靶点来延缓DKD的进展。四川大学华西医院刘芳团队在“Metabolism Clinical and Experimental，IF=13.934”发表文章“ABCA1 deficiency-mediated glomerular cholesterol accumulation exacerbates glomerular endothelial injury and dysfunction in diabetic kidney disease”，证实了ABCA1缺失在肾小球损伤和功能障碍的致病作用，并提示ABCA1可能是DKD的有效治疗靶点。
ABCA1（ATP结合盒转运体A1）是一种质膜蛋白，在胆固醇外排过程中发挥重要的作用，有研究表明，ABCA1介导的胆固醇积累与DKD有关，但其潜在机制尚不清楚。为了研究ABCA1与DKD之间的联系，作者分别构建了糖尿病小鼠模型和ABCA1缺失糖尿病小鼠模型，发现ABCA1缺失加重了肾小球内皮细胞炎症损伤和凋亡，促进了DKD的发展，ABCA1过表达则缓解了炎症损伤和凋亡反应；之后作者进一步研究了ABCA1的作用机制，发现ABCA1缺失通过介导胆固醇积累过度激活ERS信号，导致细胞炎症和凋亡反应进而导致肾损伤，表明ABCA1可能是早期DKD的有效治疗靶点。
ABCA1缺乏导致早期糖尿病肾病的肾小球内皮损伤示意图
维真助力：慢病毒载体
细胞类型
HRGEC（人肾小球内皮细胞）
病毒产品
pLent-RFP-shRNA-ABCA1
pLent-RFP-shRNA-NC
MOI
10
研究结果
1、ABCA1缺失加重DKD肾小球损伤
为了研究ABCA1缺失对DKD的影响，作者利用高糖和高胆固醇饮食构建了的糖尿病小鼠模型（DM-WT），并通过杂交获得肾小球内皮细胞中ABCA1缺失的糖尿病小鼠（DM-ABCA1-/-）。生化分析发现与DM-WT小鼠相比，ABCA1缺失使DM-ABCA1-/-小鼠DKD相关指标（肾重与体重比，尿白蛋白与肌酐比，血清HDL等）进一步恶化。肾脏HE、PAS和Masson染色表明，ABCA1缺乏加重了糖尿病小鼠肾小球基底膜的增厚和系膜扩张。肾组织免疫组化(IHC)染色发现，DM-ABCA1-/-小鼠肾小球损伤标志物NGAL的含量远高于WT小鼠。这表明ABCA1缺失促进了DKD的发展。
图1. ABCA1缺失加重DKD肾小球损伤
2、ABCA1缺失加重脂质积累并诱导内皮糖萼层损伤
有研究表明ABCA1介导的胆固醇积累与DKD有关，作者检测了ABCA1缺失对小鼠胆固醇含量的影响。脂质染色以及胆固醇定量分析显示，DM-ABCA1-/-小鼠肾小球中脂滴和游离胆固醇的积累量高于DM-WT小鼠和对照组，表明ABCA1缺失加重糖尿病小鼠肾小球内皮细胞的脂质积累。WGA染色结果显示，DM-WT小鼠的糖萼厚度逐渐减少，ABCA1的缺失加重了这种情况。免疫荧光和western blot也显示，ABCA1缺失导致糖萼核心蛋白水平降低。
图2. ABCA1缺失加重脂质积累
3、ABCA1缺失加重DKD肾小球内皮细胞炎症和凋亡
免疫荧光结果显示，DM-WT肾小球内皮细胞（GEC）中炎症标志物IL-6和TNF-α显著增加。ABCA1的缺失进一步增加了炎症标志物的含量。western blot和real-time PCR也显示，与DM-WT小鼠相比，DM-ABCA1-/-小鼠肾皮质中炎症标志物NK-κB、TNF-α、IL-6和凋亡相关因子Caspase-3，Bax水平升高，表明ABCA1缺失加重了GEC炎症损伤和凋亡反应。
图3. ABCA1缺失加重DKD肾小球内皮细胞炎症和凋亡
4、ABCA1缺失介导的胆固醇积累诱导ERS激活
研究表明胆固醇积累有助于内质网应激(ERS)激活和凋亡。因此，作者研究了DM-ABCA1-/-小鼠ERS相关蛋白的水平。双免疫染色结果显示，DM-ABCA1-/-小鼠肾小球中大量表达CHOP的细胞位于富含游离胆固醇的区域，表明ABCA1缺失介导的细胞胆固醇积累可能激活ERS。此外，DM-ABCA1-/- GEC中ERS标记物ATF6和CHOP含量更高，western blot结果也显示DM-ABCA1-/- GEC中ERS相关蛋白（BIP，ATF4，XBP1s）的表达水平较DM-WT小鼠增加。体外western blot数据进一步证明了这一结果。表明ABCA1缺失介导的胆固醇积累，可能通过诱导ERS激活导致相关损伤。
图4. ABCA1缺失介导的胆固醇积累诱导ERS激活
5、ABCA1通过ERS介导细胞凋亡
为了研究ABCA1缺失加剧GEC炎症损伤和凋亡的机制，作者使用慢病毒递送shRNA-ABCA1进行体外实验。结果表明，ABCA1敲低能显著上调ERS相关蛋白的表达，并促进凋亡水平的升高。但这种影响能被ERS抑制剂TUDCA减弱。表明ERS参与了ABCA1缺失诱导的细胞凋亡。为了进一步证明ABCA1的功能，作者利用ABCA1表达激动剂GW3965提高ABCA1的表达。胆固醇定量分析结果显示，GW3965处理降低了细胞胆固醇含量，增加了ABCA1依赖的胆固醇外流。Western blot检测表明，GW3965下调了ERS相关蛋白，改善了GEC的炎症损伤和凋亡反应，还增加了糖萼蛋白的表达水平。表明ABCA1缺失通过过度激活ERS介导胆固醇积累加重糖尿病肾损伤。
图5. ABCA1缺失加重了GEC凋亡
研究结论
ABCA1缺失通过介导胆固醇积累,过度激活ERS信号，引起的炎症和细胞凋亡导致DKD肾小球内皮损伤和功能障碍。本研究表明ABCA1可能是DKD发展的潜在有效治疗靶点，维持内源性胆固醇稳态也可能是DKD的有效治疗模式。
·
·