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摘要：糖尿病肾病（DKD）是糖尿病的严重并发症之一，严重威胁糖尿病患者的生命安全，在 DKD 组织中随着第 10 号染色体缺失的磷酸酶和张力蛋白同源物 (PTEN) 的表达下调，足细胞损伤脱落逐渐加重、蛋白尿加重 , 本文旨在就 PTEN 聚泛素化与 DKD 的发病机制及 PTEN 的足突细胞敲入减轻高糖肾损害进行综述。
关键词：糖尿病肾病；PTEN；PTENK27- 聚泛素；足突细胞
本文引用格式：王海瑞, 荀利如, 朱茵娜, 等. PTEN 基因的聚泛素化及足突细胞的敲入与糖尿病肾病的相关性研究 [J]. 世界最新医学信息文摘 ,2019,19(71):120-121.
0引言
我国成年人糖尿病(diabetes mellitus，DM)的患病率约10.9%[1]，而糖尿病肾病（DKD）是糖尿病最常见的并发症之一，在我国患病率约为33.6%[2]，其主要病理变化为肾小球硬化症，并且进行性肾纤维化通常造成终末期肾病,最初，DKD具有几个无法临床测量的沉默期，例如肾小球高滤过和过度灌注，随后，发生形态学变化，包括肾小球基底膜增厚，肾小球肥大，肾小球膜扩张可肾小管间质扩张，随着DKD的进展，患者会出现微量白蛋白尿，蛋白尿，高血压，甚至肾功能衰竭，在我国糖尿病肾病约占各种终末期肾病患者原发病因的16.4%[3]。与单纯糖尿病患者相比，初期糖尿病肾病患者预期寿命减少16年，死亡风险提高一倍[4]，DKD已成为严重威胁人类生命健康的重大慢性非传染性疾病之一。因此查找糖尿病肾病发病机制及寻找新的治疗方案显得尤为重要。
1PTEN与DN
于1997年首次发现并命名第10号染色体缺失的磷酸酶和张力蛋白同源物(PTEN)全长200kb，mRNA长度为5500bp，包括一个和脂质结合的C2区域、一个催化酶促作用的磷酸酶区域，以及一个含约50个氨基酸的C端区域，其中磷酸酶区域及C2区域是其主要的功能区域。它通过复杂的信号转导网络调节并控制细胞周期，抑制细胞的生长、增殖及信号传递，促进细胞凋亡，干扰糖代谢以及维持免疫系统稳定。由于同时具有脂质和蛋白质两种磷酸酶活性[5]以及在肿瘤发生过程中所发挥的重要作用，一直备受研究人员的广泛关注，PTEN在胞浆和细胞核内的生理功能，不仅仅是受到基因水平上的调控，而且还受到转录[6-7]、转录后[7-8]和翻译后水平[9-10]的调控。
近年来，有研究发现，PI3K/Akt通路的激活可能也是导致糖尿病肾病足细胞损伤[11-12]的一种机制。PTEN在高葡萄糖（HG）环境下对肾脏足细胞起保护作用主要是因为其调节PI3K/Akt信号传导途径的能力，既往也有体外研究证明糖尿病肾病存在P13K/Akt的通路激活[13]。PTEN既可以在高糖环境下保护肾脏系膜细胞、肾小管上皮细胞，又可以避免肾脏脂质沉积造成肾小球损害，也可以延缓肾间质纤维化。这都主要是PTEN通过使PI(3，4，5)P3在3’羧基位脱磷酸生成PI(4，5)P2，起到拮抗PI3K的作用，进而对PI3K/Akt通路进行负性调控，从而起到肾脏保护作用。我们更是在对足细胞中的研究发现，在有高糖环境刺激时，PTEN的表达呈现短时间内的增强，随着糖浓度的升高后逐渐减弱，这就说明PTEN的短暂性反应性升高可能是在足细胞在受到外界高糖刺激时的保护反应，但是这种保护作用并不是一成不变的，随着外界持续的刺激，这种保护能力随着PI3K/Akt通路的不断激活呈逐渐下调趋势[14]，Mahimain-athan等[15]等人经过对照实验也发现PTEN在高葡萄糖刺激48h后在系膜细胞中的表达明显比正常对照组减少，这就印证了上面所说的PTEN在持续高糖刺激后可能会由于PI3K/Akt信号通路过度激活超出了PTEN的抵抗能力而导致细胞损伤。
邢玲玲[14]等人通过对照实验证明健康人肾小球内PTEN较少表达，而在DNⅠ级病变中PTEN表达最为强烈，之后病变逐渐加重，PTEN的表达反而逐渐减弱。也就是说PTEN在机体一定范围内通过对PI3K/Akt信号传导通路的负性调节，保护了初期肾脏危害，随着糖尿病肾病病情逐渐进展，PTEN的表达逐渐下降，提示PTEN在初期糖尿病肾病病变的发生发展中起着重要的保护作用，但是并不是一成不变，随着病变的逐渐加重，PI3K/Akt信号通路被过度激活，PTEN的保护作用反而受到抑制。
2PTENK27-聚泛素与DKD
生长因子，包括转化生长因子β1（TGF-β），白细胞介素6（IL-6），结缔组织生长因子（CTGF/CCN2）和音猬因子（SHH）是肾纤维化的关键调节因子[16-17]。纤维化的特征在于肌成纤维细胞（胶原沉积细胞）的积累。除了源自骨髓的肌成纤维细胞外，由上皮-间质转化（EMT）产生的驻留成纤维细胞在肾纤维化的发展中起重要作用[9]。既往有研究用谱系追踪分析表明肾小管上皮细胞中的EMT是肾纤维化进展所必需的[21]。EMT的特征是上皮细胞之间细胞-细胞接触的丧失和作为间充质表型细胞的侵袭性的获得，肾上皮细胞经过部分上皮-间质转化和去分化，分泌促进纤维化和炎症的趋化因子和细胞因子，然后促进了纤维化的发展[22]，加重肾小球损伤。而PTEN是葡萄糖和生长因子诱导EMT所必须的。
Mex-3C蛋白(又称RKHD2)具备2个串联重复的KH结构域和1个环指结构域,具备结合RNA的能力,同时也是泛素E3连接酶家族的一员.它可以诱导某些mRNA降解,因此产生结合RNA的泛素连接酶的概念,活化的MEX3C在赖氨酸66和80上催化PTEN的K27连接的多泛素化（K27-polyUb）。李亚娟等人也研究[13]报道了PTEN在赖氨酸80处用K27连接的多聚泛素链（K27-polyUb）修饰PTEN时促进TGF-β，SHH，CTGF，IL-6和高糖诱导的EMT（称为PTENK27-聚泛素）。
使用修饰特异性抗体测量了54个人血清样品中的PTENK27-聚泛素浓度，与患有1型或2型糖尿病的患者的血清相比，在健康肾供体的血清样品中检测到低浓度的PTENK27-聚泛素。来自DKD患者的血清含有比糖尿病患者更高浓度的PTENK27-聚泛素。血清PTENK27-聚泛素浓度的存在与DKD患者估计的GFR（eGFR）呈负相关。PTENK27-聚泛素作为DKD生物标志物的敏感性和特异性分别为92.31%和85.37%，血清PTENK27-聚泛素也与1/2型糖尿病和DKD患者的血糖水平相关，但与供体年龄无关。
我们在调查了PTENK27-聚泛素在正常人体组织中的状态，发现PTENK27-聚泛素在皮肤、乳腺导管、肠绒毛的表皮和肾小管是可以检测到的，在大脑、肺和甲状腺中表达低下，并且在通过高糖刺激及生长因子刺激后，未修饰的PTEN的水平降低，同时PTENK27-聚泛素的表达上调。并且我们已经确定来自健康肾脏供体或DKD患者的人尿样中PTENK27-聚泛素的存在。经实验研究发现来自DKD患者的尿样中的PTENK27-聚泛素浓度显着高于来自健康供体的尿样。尿液中的PTENK27-聚泛素水平与eGFR呈负相关。并且进一步确定了健康捐献者、糖尿病患者和DKD患者的配对血清和尿样中PTENK27-聚泛素的浓度，发现血清PTENK27-聚泛素浓度与PTENK27-聚泛素的尿浓度显著相关。此外，与健康供体相比，2型糖尿病患者的PTENK27-聚泛素的血清和尿液浓度升高。与2型糖尿病患者相比，DKD患者的PTENK27-聚泛素血清和尿液浓度进一步升高。这说明在DKD血清和尿液标本中检测到的PTENK27-聚泛素与DKD的存在相关。
在糖尿病患者的血液和尿液样品中观察到升高的PTENK27-聚泛素浓度，其与估计的GFR（eGFR）呈负相关。此外，在DKD患者的肾组织中检测到升高的PTENK27-聚泛素。这些发现表明PTENK27-聚泛素在DKD的发展中起着非常重要的作用。
3PTEN基因过表达足突细胞敲入可减轻肾脏高糖损害
通常情况下，PTEN在HG刺激后调节足细胞自噬，细胞凋亡和运动。足细胞足突的消除和细胞凋亡已被证明是在高血糖下引发DKD的重要标志，最初表现为白蛋白尿[23]。肾小球滤过屏障（GFB）的破坏导致细胞外基质蛋白沉积，肾小球系膜基质扩张和肾小球基底膜（GBM）增厚，从而发展成不可逆的肾小球硬化和肾功能障碍。已经证实PTEN在用高葡萄糖（HG）攻击的足细胞中被下调，并且足细胞中PTEN的敲除加重了糖尿病肾病（DKD）的进展。PTEN的足细胞特异性缺失导致尿白蛋白排泄增加，中度肾小球硬化，以及在高脂饮食存在下DKD的发展[24]。从而说明，PTEN的足细胞的表达下调，会加重DKD进展，PTEN对于肾脏而言具有一定保护机制，而PTEN的足细胞特异性过表达既降低了肾脏中的总胆固醇水平，而不会干扰血清胆固醇和血清甘油三酯水平，这与先前研究的结果一致[25-26]。通常，PTEN可能通过抑制脂质生物发生来减轻肾脏中脂质的积累。血清和组织脂质水平之间的差异可以通过肾脏中PTEN的局部积累来解释，而不会干扰主要的脂质代谢器官。总之，本研究表明足细胞中PTEN的过表达通过改善自噬来保护肾脏免受高血糖症的影响。王慧珍[27]等人通过制造足细胞特异性诱导型PTEN敲入蛋白（PPKI）小鼠模型，与野生型糖尿病小鼠相比，PTEN的足细胞特异性敲入显着减轻糖尿病PPKI小鼠的白蛋白尿，系膜基质扩张，足细胞足突消失和肾小球基底膜增厚，而血液水平未见改变。
4结语
综上所述，PTEN与DKD的进展关系密切，而研究表明糖尿病患者血清及尿液中PTENK27-聚泛素均升高，这使得PTENK27-聚泛素有可能成为DKD新的标志物，以往多数的研究证明PTEN的足细胞缺失可导致肾损害，而最新体外实验证明足细胞特异性敲入PTEN可以保护肾脏免受体内高血糖的影响，这有望为DKD的治疗提供新的治疗方案。
参考文献
[1]Wang L,Gao P,Zhang M,et al.Prevalence and Ethnic Pattern of Diabetes and Prediabetes in China in 2013[J].JAMA,2017,317(24):2515.
[2]Weng J P,Bi Y.Epidemiological Status of Chronic Diabetic Complications in China[J].Chinese Medical Journal,2015,128(24).
[3]Liu Z H.Nephrology in China[J].Nature Reviews Nephrology,2013,9(9):523-528.
[4]Wen C P,Chang C H,Tsai M K,et al.Diabetes with early kidney involvement may shorten life expectancy by 16 years[J].Kidney International,2017:S0085253817300959.
[5]Song M S,Carracedo A,Salmena L,et al.Nuclear PTEN Regulates the APC-CDH1 Tumor-Suppressive Complex in?a Phosphatase-Independent Manner[J].Cell,2011,144(2):0-199.
[6]Patel L,Cp C P D,Smith S A,et al.Tumor suppressor and anti-inflammatory actions of PPAR gamma agonists are mediated via upregulation of PTEN[J].Current Biology,2001,11(10):764-768.
[7]Virolle T,Adamson E D,Baron V,et al.The Egr-1 transcription factor directly activates PTEN during irradiation-induced signalling[J].Nature Cell Biology,2001,3(12):1124-1128.
[8]Vasudevan K M,Gurumurthy S,Rangnekar V M.Suppression of PTEN Expression by NF-κB Prevents Apoptosis[J].Molecular&Cellular Biology,2004,24(3):1007.
[9]Jindra P T,Bagley J,Godwin J G,et al.Costimulation dependent expression of miR-214 increases the ability of T cells to proliferate by targeting Pten[J].Journal of Immunology,2010,185(2):990-7.
[10]Houslay Houslay M D.Arresting times for PTEN[J].Embo Journal,2011,30(13):2513-2515.
[11]Faour W H,Thibodeau J F,Kennedy C R J.Mechanical stretch and prostaglandin E_2 modulate critical signaling pathways in mouse podocytes[J].Cellular Signalling,2010,22(8):1222-1230.
[12]Ha T S,Hong E J,Han G D.Diabetic conditions downregulate the expression of CD2AP in podocytes via PI3-K/Akt signalling[J].Diabetes/Metabolism Research and Reviews,2015,31(1):50-60.
[13]Y Li et al.PTEN-induced partial epithelial-mesenchymal transition drives diabetic kidney disease[J].J Clin Invest PMID,2019,30741721.
[14]邢玲玲,傅淑霞,杨林,等.PTEN在糖尿病肾病患者足细胞损伤k的作用[J].临床与实验病理学杂志,J Clin Exp Pathol,2014,30(12).
[15]Mahimainathan L,Das F,Venkatesan B,et al.Mesangial Cell Hypertrophy by High Glucose Is Mediated by Downregulation of the Tumor Suppressor PTEN[J].Diabetes,2006,55(7):2115-2125.
[16]Calcutt N A,Allendoerfer K L,Mizisin A P,et al.Therapeutic efficacy of sonic hedgehog protein in experimental diabetic neuropathy[J].Journal of Clinical Investigation,2003,111(4):507-514.
[17]Goldfarb S,Ziyadeh F N.TGF-beta:a crucial component of the pathogenesis of diabetic nephropathy[J].Transactions of the American Clinical&Climatological Association,2001,112:27-32.
[18]Navarro-Gonzalez J F,Mora-Fernandez C.The Role of Inflammatory Cytokines in Diabetic Nephropathy[J].Journal of the American Society of Nephrology,2008,19(3):433-442.
[19]Roestenberg P,Nieuwenhoven F A V,Joles J A,et al.Temporal expression profile and distribution pattern indicate a role of connective tissue growth factor(CTGF/CCN-2)in diabetic nephropathy in mice[J].Am J Physiol Renal Physiol,2006,290(6):1344-1354.
[20]Edeling M,Ragi G,Huang S,et al.Developmental signalling pathways in renal fibrosis:the roles of Notch,Wnt and Hedgehog[J].Nature Reviews Nephrology,2016,12(7):426.
[20]Lovisa S,Lebleu V S,Tampe B,et al.Epithelial-to-mesenchymal transition induces cell cycle arrest and parenchymal damage in renal fibrosis[J].Nature Medicine,2015.
[21]Lebleu V S,Taduri G,O”Connell J,et al.Origin and function of myofibroblasts in kidney fibrosis[J].Nature Medicine,2013,19(8):1047-1053.
[22]Carew R M,Wang B,Kantharidis P.The role of EMT in renal fibrosis[J].Cell&Tissue Research,2012,347(1):103-116.
[23]Reddy G R,Kotlyarevska K,Ransom R F,et al.The podocyte and diabetes mellitus:Is the podocyte the key to the origins of diabetic nephropathy?[J].Current Opinion in Nephrology and Hypertension,2008,17(1):32-36.
[24]Lin J S,Shi Y,Peng H,et al.Loss of PTEN promotes podocyte cytoskeletal rearrangement,aggravating diabetic nephropathy[J].The Journal of Pathology,2015,236(1):30-40.
[25]Peyrou M,Clément,Sophie,Maier C,et al.PTEN protein phosphatase activity regulates hepatitis C virus secretion through modulation of cholesterol metabolism[J].Journal of Hepatology,2013,59(3):420-426.
[26]Qiu W,Federico L,Naples M,et al.Phosphatase and tensin homolog(PTEN)regulates hepatic lipogenesis,microsomal triglyceride transfer protein,and the secretion of apolipoprotein B-containing lipoproteins[J].Hepatology,2010,48(6):1799-1809.
[27]Huizhen W,Ziwei F,Jianteng X,et al.Podocyte-specific knockin of PTEN protects kidney from hyperglycemia[J].American Journal of Physiology-Renal Physiology,2018,314(6):F1096-F1107.
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