衰老是急性肾损伤及其导致的慢性肾脏疾病(CKD)的独立危险因素。在增龄或慢性肾脏病(CKD)发展过程中,无论原因如何,肾间质纤维化不仅是主要的病理表现,也是致病因素。衰老和慢性肾脏病之间有许多相似之处,这意味着了解衰老相关的纤维化是破解慢性肾脏病有效治疗方法。
豆蛋白是一种高度保守的溶酶体内肽酶,属于半胱氨酸蛋白酶家族,对天冬酰胺键的水解具有严格的特异性。豆蛋白的特异性切割功能涉及多种环境,包括树突状细胞中的抗原处理,以及通过其对Toll样受体和tau的特异性切割而导致的神经纤维性疾病的发病机制。豆科素在肾近端小管的表达特别丰富,缺乏豆科素的小鼠发生自发性肾间质纤维化。但目前尚不清楚这种作用是否与豆蛋白缺乏引发的促衰老功能有关。
近日,南开大学医学院的研究者们在Aging Cell杂志上发表了题为“Loss of legumain induces premature senescence and mediates aging- related renal fibrosis《豆类蛋白缺失诱导早衰并介导衰老相关的肾纤维化》”的研究型文章,在本研究中,研究者发现随着肾近端小管的衰老,豆荚素的丢失会发生。豆类素的消耗会加速早衰,并促进与衰老有关的肾纤维化。在应用方面,补充外泌体豆科蛋白显示出在缓解早衰和衰老相关的肾纤维化方面的潜力。
在本研究中,研究者首先发现肾小管高表达一种保守的溶酶体内肽酶——豆科素,它随着年龄的增长而显著下调。小管特异性豆科蛋白敲除小鼠在第3个月时出现自发性肾间质纤维化。
在小管特异性豆科素敲除小鼠和培养的豆科素敲除的HK-2细胞中,豆科素缺乏可诱导小管衰老的激活,从而增加与纤维化前期衰老相关的细胞因子的分泌,从而加速成纤维细胞的激活。延缓衰老可减轻豆类素缺乏引起的纤维性病变。
从机制上讲,研究者发现豆荚素沉默降低会导致溶酶体pH值升高、溶酶体大小增大以及溶酶体电压依赖膜通道蛋白的增加。无论是豆科素下调还是衰老均可诱导核清除转录因子EB (TFEB)的激活,但在老年人豆科素下调的小管中,它不能进一步上调,并伴有线粒体自噬受损和线粒体ROS (mtROS)积累增加。在治疗方面,在体外肾小管细胞和成纤维细胞共培养体系中,补充胞外豆蛋白可以改善纤维连接蛋白和I型胶原的产生。
总之,该数据表明,豆蛋白的丢失与衰老相结合会破坏溶酶体的稳态,尽管衰老或豆蛋白缺乏单独通过刺激溶酶体的生物发生来诱导溶酶体的适应。因此,线粒体自噬受损导致mtROS积累,激活管状细胞衰老,促进间质纤维化。本研究揭示了豆蛋白在衰老相关肾纤维化中的潜在作用,并为CKD的治疗提供了线索。
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