2023-08-07 18:00:58来源:Nature reviews Nephrology 医脉通编译阅读:50次
既往研究认为,肾小管间质纤维化是慢性肾脏病(CKD)进展和肾衰竭的主要病理机制。然而,现有研究发现,足细胞的死亡和功能丧失也与CKD的进展密不可分。这些病理机制即与糖尿病和高血压相关,但还涉及到一个被忽视的机制,即肾实质中脂肪的积累以及肾脏细胞中脂滴(LD)的出现。
2023年7月23日,Nature reviews Nephrology发布了一项来自美国的综述。该综述详尽地解释了脂质积累、循环脂质以及LD对肾脏的损害,并明确了脂质与各种肾病之间的关系,以及相应治疗方式。
脂质的病理生理机制
01.生理机制
肾脏对能量的需求十分旺盛,对能量的来源也百无禁忌,葡萄糖(血糖)、脂质都可以是肾脏的供能物。甘油三酯通过脂解反应转化为脂肪酸,进而生成游离脂肪酸和酮体。当血糖水平较低时,酮体将在乙酰辅酶的催化下,进一步分解转换为三磷酸腺苷(ATP),这一步骤被称为线粒体脂肪酸氧化(FAO);当血糖水平较高时,酮体则会转换为甘油三酯,并储存于LD(图1-正常肾脏细胞的线粒体)。简而言之,脂质对肾脏是一种能量补充,可有效缓解在血糖水平较低时,肾脏供能不足的问题。
图1 健康或CKD状态下肾脏线粒体对脂质的应用
备注:蓝色为健康肾脏细胞的线粒体;红色为疾病状态下肾脏细胞的线粒体。
02.三大病理机制
①循环脂质与脂滴
CKD的早期特征为脂质代谢异常,以甘油三酯过高为主要特征。此外,许多研究证实,其他循环脂质与肾脏有高度的相互作用,低密度脂蛋白(LDL)、高密度脂蛋白(HDL)都可以影响肾素-血管紧张素-醛固酮系统、促炎细胞因子、胰岛素信号传导以及脂肪因子。上述信号与糖尿病肾病(DKD)、局灶节段性肾小球硬化(FSGS)、肾病综合征和Alport综合征密切相关。
在细胞层面,由于循环系统的甘油三酯和游离脂肪酸(FFA)过高,则肾脏细胞通过脂肪酸结合蛋白 (FABP)吸收的FFA也增多了。在这种情况下,首先,LD将会增多,从而对肾脏细胞产生脂毒性;其次,线粒体会摄入更多的FFA,可导致FAO相关基因被抑制,进而导致ATP产量下降,最终导致线粒体失功/功能紊乱,无法正常为肾脏细胞供能;最后,FAO被抑制会导致线粒体DNA(mtDNA)不稳定,泄漏于细胞质中,进而促进炎症的发生。上述机制是CKD发生的重要原因之一(图1-疾病状态下肾脏的线粒体)。
②肾周与肾窦脂肪
对于肥胖或长期脂质代谢异常的人群而言,肾周与肾窦脂肪积累过多风险较高。一系列证据表明,过多的肾周与肾窦脂肪也可能影响患者肾脏的内分泌、免疫、血管收缩功能,进而引发CKD(图2)。
图2 肾周与肾窦脂肪对肾脏的影响
备注:上述脂肪会影响肾脏正常的内分泌调节、旁分泌调节、自分泌调节,以及血管周围放松因子、血管收缩因子、免疫调节因子、细胞因子的释放
临床数据发现,肾周和肾窦脂肪,甚至肾实质中的脂肪组织都与CKD相关。肾周脂肪体积与患者的eGFR水平呈负相关,且与微量蛋白尿相关。大量研究证实,肾窦、肾实质脂肪是糖尿病患者的CKD发展危险因素。在非CKD患者中,肾窦脂肪被证实与肾脏成纤维细胞生长因子21(FGF-21)的表达相关,这是肾损伤的标志之一。
③胆固醇失调对肾脏的影响
在正常人体内,甾醇调节结合蛋白1 (SREBP1)和2 (SREBP2)从内质网运输到高尔基体,在那里它们被切割,然后转运到细胞核开始胆固醇合成。新合成的胆固醇通过甾醇o -酰基转移酶1 (SOAT1)转化为酯化胆固醇(CE),或通过ATP结合盒转运子A1 (ABCA1)和亚家族G成员1 (ABCG1)转运到质膜外,最终在血液中形成LDL和HDL。血液中的LDL和HDL会与细胞膜的PCSK9结合,并调节细胞内的胆固醇生成(图 3)。
图3 健康人群中肾脏细胞的胆固醇代谢机制
然而,在CKD患者中,有与PPAR家族的关键调控因子PPAR-γ和PGC-1α会下调,并降低FAO相关基因的表达,导致患者肝脏中的肝脏X受体(LXR)和Farnesoid X受体 (FXR)会上调,生成更多的胆固醇。胆固醇增多会增加游离胆固醇的水平,并在肾脏细胞内积聚为LD。同时,由于ABCA1和ABCG1的表达减少,过量的胆固醇不会被细胞排出,导致细胞过度胆固醇化。对细胞而言,过度胆固醇化是有毒的,会导致细胞凋亡(图4)。有研究显示,过度胆固醇化会主要导致足细胞的凋亡,从而造成一系列的肾脏疾病。
图4 肾病患者肾脏细胞内的胆固醇代谢机制
脂质与各种肾病之间的关系
虽然,肾脏疾病的传统风险因素和常见合并症为脂质代谢异常,其临床表现为血脂异常,如甘油三酯增高。然而,医生需了解,不同病因的肾病造成血脂异常的机制不同。如果能对因治疗,则可事半功倍。目前,专家将肾脏疾病分为两大类,以方便医生进行对因治疗。
01.糖尿病肾病
糖尿病的特征是血糖增高,而血糖增高会增加肾脏脂肪的累积,毒害肾脏细胞,导致细胞凋亡。因此,对于DKD患者而言,其对因治疗的主要方案为降糖、控糖。
02.肾小球疾病
肾小球疾病会导致肾小球炎症,而炎症可能导致脂质代谢异常。在人足细胞的相关研究中,正常人群的足细胞APOL1功能和定位正常,可以正常排出胆固醇LD,使细胞内胆固醇浓度正常。然而,肾小球疾病人群的足细胞APOL1主要分布于内质网,且表达异常,因此无法帮助足细胞排出胆固醇LD,导致胆固醇积累于足细胞。此外,载脂蛋白M(APOM)也在肾病患者中出现较大的变异。虽然APOM对脂质代谢的作用还有待进一步阐明,但是临床研究发现,在肾小球疾病患者中,肾脏APOM表达和血浆APOM水平显著低于健康对照组,且与eGFR独立相关。提示,血浆APOM可能是肾小球疾病进展的一种新型生物标志物。
上述研究均提示,肾小球疾病患者的脂质代谢异常与肾小球炎症密切相关。专家认为,肾小球疾病血脂异常/脂质代谢异常的对因治疗为肾小球炎症。只有有效控制肾小球炎症后,患者的血脂异常/脂质代谢异常才有可能完全恢复正常。
治疗方式
目前,肾脏疾病的降脂疗法已经研究了多年,并且也有部分药物已用于临床,如他汀类药物、贝特类药物以及依折麦布。既往认为,降/调脂类药物不能延缓CKD进展,但能降低患者心血管事件/死亡的发生风险。以他汀类药物为例,它可以降低CKD患者的LDL并增高其HDL的水平,达到降低患者心血管事件发生风险的目,但不能延缓CKD的进展。然而,最近的一系列的新型降/调脂药物的问世可能对上述观念形成挑战。
01.烟酸
烟酸是一种维生素,在细胞代谢中起到重要作用,可调节胆固醇和甘油三酯的代谢。在CKD 2~4期、糖尿病和血脂异常的患者中,烟酸可降低总胆固醇、甘油三酯、LDL和磷酸盐的水平,并增加HDL的水平。有趣的是,在日本人群的研究中,烟酸摄入量与CKD进展呈负相关关系。
02.贝特类药物
传统观念认为,贝特类药物仅能用于调脂治疗。然而,一项对20176例患者的Meta分析表明,对于接受贝特类治疗的患者,其蛋白尿水平有所改善,但eGFR和血清肌酐水平无改善。此外,pemafibrate(一种新型贝特类药物)可以改善小鼠肾小管的损伤,降低FFA水平和氧化应激。
03.β-糊精环
环糊精是一种以不同大小的多糖环结合在一起的大分子。β-环糊精的体外研究表明,它可以减少足细胞胆固醇积累,防止足细胞凋亡。在DKD的小鼠模型中,β-环糊精可以降低肾脏疾病进展风险。此外,在FSGS和Alport综合征小鼠中,β-环糊精也有类似功效。
04.ABC诱导剂
目前,ABC诱导剂根据具体靶点的不同,可以分为ABCA1诱导剂和ABCG1诱导剂。ABCA1诱导剂可以促进不同肾脏疾病肾脏细胞的胆固醇外排,在DKD小鼠模型中,ABCA1诱导剂可以减少氧化应激、减少蛋白尿、恢复足细胞的足突。此外,也有研究表明ABCA1诱导剂防治小鼠的CKD。而ABCG1诱导剂的现有研究较少,仅发现它可以诱导肾脏细胞的胆固醇外排。
05.依折麦布和SSO
既往研究显示,依折麦布与他汀类药物的联用可以降低CKD患者心血管事件的发生风险。然而,近期的一项研究表明,依折麦布可以降低肾实质的脂肪含量。此外,磺酰- n -琥珀酰油酸酯(SSO)与依折麦布合用似乎具有肾脏保护作用,并降低肾脂毒性。
06.单采术
单采术是一种非药物治疗方式,可以快速分离血脂,如LDL、极低密度脂蛋白(VLDL)以及其他炎症因子。当药物治疗无法控制血脂时,单采术可快速、有效地降低患者血脂,有益于CKD患者。近期的一项研究表明,单采术似乎可以减缓脂质介导肾脏疾病的进展风险。
上述降/调脂疗法,总结于下表(表1)。
表1 CKD血脂异常/脂质代谢异常的现有与潜在治疗方式
备注:PPARs为过氧化物酶体增殖物激活受体、ApoA-1为载脂蛋白-1、GRP109A为G蛋白偶联受体109A。
最后,降糖药也可能缓解CKD患者的脂质异常,并延缓肾脏疾病,如钠葡萄糖共转运蛋白2抑制剂(SGLT-2i)、二甲双胍、胰高血糖素样肽-1受体激动剂(GLP-1RA)。