Sci Adv丨郑宏庭/瞿华/郑怡组揭示GCGR激动剂延缓糖尿病肾病进展的机制

糖尿病肾病（DKD）是糖尿病最严重的微血管并发症之一，也是慢性肾脏病和终末期肾病的重要原因。尽管钠-葡萄糖协同转运蛋白2（SGLT2）抑制剂、胰高血糖素样肽-1受体（GLP-1R）激动剂和非甾体盐皮质激素受体拮抗剂等药物不断改善DKD的治疗格局，仍有相当一部分患者持续进展至肾功能下降甚至终末期肾病，提示亟需深入挖掘新的肾脏保护机制并寻找可干预的治疗靶点。近年来，GLP-1R/胰高血糖素受体（GCGR）双激动剂、GLP-1R/GIP/GCGR三激动剂受到广泛关注。临床研究显示，此类药物具有降低尿白蛋白/肌酐比值的潜力，并可能在单一GLP-1R通路激活的基础上带来更显著的肾脏获益。这也提出了关键问题：GCGR激动剂参与肾脏保护的机制是什么？

近日，陆军军医大学第二附属医院内分泌科郑宏庭、瞿华、郑怡教授团队在Science Advances发表题为Renoprotective effects of tubular glucagon receptor activation mediated by V-ATPase的研究论文。该研究围绕肾小管GCGR在DKD中的作用机制展开，发现肾小管GCGR表达下降与DKD进展密切相关，并进一步揭示了GCGR通过结合V-ATPase关键亚基ATP6V1A、维持溶酶体酸化和磷脂降解，从而保护肾小管、延缓DKD进展的新机制。

长期以来，GCGR被认为主要调控肝脏糖代谢，其肾脏作用尚不明确。研究发现，GCGR主要富集于肾小管，尤其在远端肾单位相关细胞中高表达。结合公开数据库、人肾组织及DKD小鼠模型分析显示，DKD状态下肾小管GCGR表达显著下降，并与肾功能恶化和肾损伤加重相关；在db/db小鼠中，肾脏GCGR亦随病程进展逐渐降低，并伴随肾损伤标志物升高。为验证GCGR下降是否具有致病意义，研究团队构建了肾小管特异性GCGR敲除小鼠（GCGRCKO），并诱导DKD。与对照DKD小鼠相比，GCGRCKO小鼠肾损伤明显加重，表现为尿白蛋白/肌酐比值（UACR）和肾重/体重比升高，以及肾损伤相关分子表达上调。组织学分析显示，GCGR缺失进一步加重肾小球硬化、肾小管损伤、肾小管基底膜增厚及空泡样变。透射电镜观察发现，其肾脏超微结构损伤更加显著，包括肾小球基底膜增厚、足突融合、线粒体肿胀和碎片化；同时，肾小管细胞内出现大量呈“洋葱皮样”的多层膜性小体（multilamellar bodies）。接下来，研究团队探索了GCGR缺失加重肾损伤的机制。脂质组学分析发现，GCGR缺失导致多种磷脂类分子蓄积。进一步染色和共定位分析显示，这些脂质信号主要富集于肾小管细胞的LAMP1阳性溶酶体结构中。结合透射电镜观察到的multilamellar bodies，提示肾小管细胞内溶酶体磷脂蓄积可能是GCGRCKO导致肾损伤的重要病理环节。

溶酶体是细胞内物质降解和维持代谢稳态的核心细胞器，其功能依赖稳定的酸性环境。研究发现，GCGR缺失显著损害溶酶体酸化，导致溶酶体pH升高，并进一步引起溶酶体依赖性蛋白降解受损、cathepsin B成熟障碍及自噬通量阻滞，使细胞内废物和脂质无法被有效清除，最终加重肾小管细胞损伤。进一步的挽救实验显示，促进溶酶体再酸化可改善GCGR缺失引起的溶酶体功能障碍、磷脂蓄积及细胞活性下降；而抑制V-ATPase后，这些保护作用明显减弱。上述结果表明，GCGR缺失主要通过破坏V-ATPase介导的溶酶体酸化，促进磷脂蓄积和肾小管损伤。

V-ATPase是维持溶酶体酸性环境的关键质子泵，其功能依赖负责ATP水解的V1区与负责质子转运的V0区正确组装。研究发现，GCGR缺失可降低V-ATPase活性，削弱V1区相关亚基的稳定性及其向溶酶体膜的招募。机制研究表明，GCGR可与V1区关键亚基ATP6V1A稳定结合并在细胞内共定位；GCGR缺失导致V1–V0组装受损，进而引起V-ATPase活性下降和溶酶体酸化障碍。相反，GCGR过表达可促进V1–V0组装，而敲低ATP6V1A后该作用消失，表明ATP6V1A是GCGR调控溶酶体酸化的关键中介。进一步在GCGR缺失的DKD小鼠中恢复ATP6V1A表达，可明显改善溶酶体酸化缺陷，恢复V-ATPase和溶酶体磷脂酶活性，促进cathepsin B成熟和自噬通量恢复，并减少肾小管磷脂及多层膜样结构蓄积，同时显著减轻蛋白尿、肾小管损伤及肾脏病理和超微结构异常。上述结果从体内证实，ATP6V1A是GCGR发挥肾脏保护作用的重要下游效应分子。

研究团队采用AAV9介导的肾小管靶向策略，在db/db DKD小鼠中恢复GCGR表达。结果显示，尽管血糖水平未发生明显变化，GCGR恢复仍显著减轻肾脏损伤，表现为尿白蛋白、尿液肾小管损伤指标、肾重/体重比及肾损伤相关分子表达下降。组织学和透射电镜分析进一步显示，恢复GCGR可改善肾小球硬化、肾小管损伤和肾间质纤维化，减轻线粒体结构异常及多层膜样结构蓄积，表明肾小管GCGR具有独立于降糖作用的直接肾脏保护效应。

陆军军医大学第二附属医院内分泌科郑宏庭、瞿华、郑怡教授为本研究的共同通讯作者。陆军军医大学第二附属医院内分泌科瞿华教授、博士研究生徐明月、硕士研究生杜攀为共同第一作者。

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeg2534

制版人： 十一

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