糖尿病(DM)是嚴重威脅人類健康的世界性公共衛生問題，糖尿病腎病(DKD)是一種糖尿病驅動的腎損傷，在糖尿病患者中具有很高的發病率，即使在生活方式和藥物治療等多因素干預下，仍可能會發展為腎衰竭。因此，迫切需要確定更多的策略和新的治療靶點來延緩DKD的進展。四川大學華西醫院劉芳團隊在“Metabolism Clinical and Experimental，IF=13.934”發表文章“ABCA1 deficiency-mediated glomerular cholesterol accumulation exacerbates glomerular endothelial injury and dysfunction in diabetic kidney disease”，證實了ABCA1缺失在腎小球損傷和功能障礙的致病作用，并提示ABCA1可能是DKD的有效治療靶點。
ABCA1（ATP結合盒轉運體A1）是一種質膜蛋白，在膽固醇外排過程中發揮重要的作用，有研究表明，ABCA1介導的膽固醇積累與DKD有關，但其潛在機制尚不清楚。為了研究ABCA1與DKD之間的聯系，作者分別構建了糖尿病小鼠模型和ABCA1缺失糖尿病小鼠模型，發現ABCA1缺失加重了腎小球內皮細胞炎癥損傷和凋亡，促進了DKD的發展，ABCA1過表達則緩解了炎癥損傷和凋亡反應；之后作者進一步研究了ABCA1的作用機制，發現ABCA1缺失通過介導膽固醇積累過度激活ERS信號，導致細胞炎癥和凋亡反應進而導致腎損傷，表明ABCA1可能是早期DKD的有效治療靶點。
ABCA1缺乏導致早期糖尿病腎病的腎小球內皮損傷示意圖
維真助力：慢病毒載體
細胞類型
HRGEC（人腎小球內皮細胞）
病毒產品
pLent-RFP-shRNA-ABCA1
pLent-RFP-shRNA-NC
MOI
10
研究結果
1、ABCA1缺失加重DKD腎小球損傷
為了研究ABCA1缺失對DKD的影響，作者利用高糖和高膽固醇飲食構建了的糖尿病小鼠模型（DM-WT），并通過雜交獲得腎小球內皮細胞中ABCA1缺失的糖尿病小鼠（DM-ABCA1-/-）。生化分析發現與DM-WT小鼠相比，ABCA1缺失使DM-ABCA1-/-小鼠DKD相關指標（腎重與體重比，尿白蛋白與肌酐比，血清HDL等）進一步惡化。腎臟HE、PAS和Masson染色表明，ABCA1缺乏加重了糖尿病小鼠腎小球基底膜的增厚和系膜擴張。腎組織免疫組化(IHC)染色發現，DM-ABCA1-/-小鼠腎小球損傷標志物NGAL的含量遠高于WT小鼠。這表明ABCA1缺失促進了DKD的發展。
圖1. ABCA1缺失加重DKD腎小球損傷
2、ABCA1缺失加重脂質積累并誘導內皮糖萼層損傷
有研究表明ABCA1介導的膽固醇積累與DKD有關，作者檢測了ABCA1缺失對小鼠膽固醇含量的影響。脂質染色以及膽固醇定量分析顯示，DM-ABCA1-/-小鼠腎小球中脂滴和游離膽固醇的積累量高于DM-WT小鼠和對照組，表明ABCA1缺失加重糖尿病小鼠腎小球內皮細胞的脂質積累。WGA染色結果顯示，DM-WT小鼠的糖萼厚度逐漸減少，ABCA1的缺失加重了這種情況。免疫熒光和western blot也顯示，ABCA1缺失導致糖萼核心蛋白水平降低。
圖2.?ABCA1缺失加重脂質積累
3、ABCA1缺失加重DKD腎小球內皮細胞炎癥和凋亡
免疫熒光結果顯示，DM-WT腎小球內皮細胞（GEC）中炎癥標志物IL-6和TNF-α顯著增加。ABCA1的缺失進一步增加了炎癥標志物的含量。western blot和real-time PCR也顯示，與DM-WT小鼠相比，DM-ABCA1-/-小鼠腎皮質中炎癥標志物NK-κB、TNF-α、IL-6和凋亡相關因子Caspase-3，Bax水平升高，表明ABCA1缺失加重了GEC炎癥損傷和凋亡反應。
圖3.?ABCA1缺失加重DKD腎小球內皮細胞炎癥和凋亡
4、ABCA1缺失介導的膽固醇積累誘導ERS激活
研究表明膽固醇積累有助于內質網應激(ERS)激活和凋亡。因此，作者研究了DM-ABCA1-/-小鼠ERS相關蛋白的水平。雙免疫染色結果顯示，DM-ABCA1-/-小鼠腎小球中大量表達CHOP的細胞位于富含游離膽固醇的區域，表明ABCA1缺失介導的細胞膽固醇積累可能激活ERS。此外，DM-ABCA1-/-?GEC中ERS標記物ATF6和CHOP含量更高，western blot結果也顯示DM-ABCA1-/-?GEC中ERS相關蛋白（BIP，ATF4，XBP1s）的表達水平較DM-WT小鼠增加。體外western blot數據進一步證明了這一結果。表明ABCA1缺失介導的膽固醇積累，可能通過誘導ERS激活導致相關損傷。
圖4.?ABCA1缺失介導的膽固醇積累誘導ERS激活
5、ABCA1通過ERS介導細胞凋亡
為了研究ABCA1缺失加劇GEC炎癥損傷和凋亡的機制，作者使用慢病毒遞送shRNA-ABCA1進行體外實驗。結果表明，ABCA1敲低能顯著上調ERS相關蛋白的表達，并促進凋亡水平的升高。但這種影響能被ERS抑制劑TUDCA減弱。表明ERS參與了ABCA1缺失誘導的細胞凋亡。為了進一步證明ABCA1的功能，作者利用ABCA1表達激動劑GW3965提高ABCA1的表達。膽固醇定量分析結果顯示，GW3965處理降低了細胞膽固醇含量，增加了ABCA1依賴的膽固醇外流。Western blot檢測表明，GW3965下調了ERS相關蛋白，改善了GEC的炎癥損傷和凋亡反應，還增加了糖萼蛋白的表達水平。表明ABCA1缺失通過過度激活ERS介導膽固醇積累加重糖尿病腎損傷。
圖5.?ABCA1缺失加重了GEC凋亡
研究結論
ABCA1缺失通過介導膽固醇積累,過度激活ERS信號，引起的炎癥和細胞凋亡導致DKD腎小球內皮損傷和功能障礙。本研究表明ABCA1可能是DKD發展的潛在有效治療靶點，維持內源性膽固醇穩態也可能是DKD的有效治療模式。
·
·