泛素-核糖体融合蛋白52——糖尿病肾病的早期生物标志物

杨旭升　综述　张　蕾　审校

糖尿病肾病(DN)已经成为全球性的健康威胁，也将是我国慢性肾脏病的首要病因。然而目前缺乏DN诊断、预测及治疗标记物，且治疗有效性仍较局限。肾活检被认为是其诊断的金标准,但它也具有不同程度的风险,包括出血、疼痛甚至死亡[1]。因此，寻找一个或多个无创、灵敏、特异度高的标记物就显得尤为重要。本文将介绍一相对较新的标记物泛素-核糖体融合蛋白52(UbA52)，是糖尿病患者尿液中的特异性蛋白，它不仅可作为新发糖尿病肾损害的诊断指标，并且这种泛素可能参与了DN的发病机制。

泛素-核糖体融合蛋白52(UbA52)

UbA52是一种泛素核糖体融合蛋白，该种蛋白是泛素与核糖体蛋白融合而成。泛素是大多数真核细胞中的小蛋白，主要功能是标记需要分解的蛋白质，使其被水解，泛素由四种不同的基因编码的，包括Uba52、Ubb、Ubc、Uba80[2]。在人类中,UbA80基因和UbA52基因编码的泛素分别融合到核糖体蛋白S27A和L40上，从而形成泛素核糖体融合蛋白。UbA52是由128个氨基酸构成，包括由52个氨基酸构成的60S核糖体蛋白与由76个氨基酸构成的泛素肽链。 目前认为泛素核糖体融合蛋白与一些疾病相关蛋白或基因的增多呈正相关。

UbA52与DN的关系

Dihazi等[3]通过搜集不伴其他疾病的单纯2型糖尿病(T2DM)患者、DN 及非糖尿病性蛋白尿患者的尿液进行蛋白质组学比较发现，质荷比(m/z)6188的蛋白质在单纯T2DM患者尿液中增加,m/z14766 的蛋白质在DN患者尿液中增高。经鉴定2种蛋白均属泛素,m/z14766的蛋白质经确定为UbA52蛋白。Sun等[4]首次克隆出小鼠UbA52基因，并通过消减杂交方法发现DN肾组织中UbA52表达增加，进而应用原位杂交等技术证实UbA52在肾小管中表达且与DN的进展密切相关。这一系列的研究成为充分认识UbA52和DN的关系，并将UbA52发展为DN 早期诊断的生物标志物奠定了基础。

UbA52参与糖尿病的作用途径糖尿病导致长期处于高糖状态激活体内的氧化应激反应，使泛素蛋白酶体途径(UPP)活性增加，使核因子κB(NF-κB)抑制蛋白(IκB)与NF-κB分离并被包含UbA52的系统泛素化降解，从而激活NF-κB引起炎症因子释放，导致微小血管病变。

UbA52参与DN的作用途径糖尿病患者细胞内高糖可导致超氧化合物形成及活性氧(ROS)物质生成增加[5]，导致氧化应激并在糖尿病并发症尤其是大小血管并发症的发展进程中起了至关重要的作用[5-7]。研究表明，采用蛋白酶抑制剂蛋白酶体正调节抗氧化系统，可防止氧化应激诱导的血管内皮功能障碍[8,9]。氧化应激会使UPP中泛素活化酶(E1)、泛素结合酶(E2)活性增加[10]，将NF-κB抑制蛋白(IκB)与NF-κB分离，使IκB被UPP系统泛素化降解，激活NF-κB。NF-κB活化后能调控一系列基因的表达，如细胞间黏附分子1、血管细胞黏附蛋白、炎性细胞因子[白细胞介素1(IL-1)、IL-6、IL-18]和肿瘤坏死因子等影响肾血管、肾小球滤过膜的功能从而参与肾损害过程[11]。而E1、E2作为泛素的启动酶活性增加可使泛素基因之一的UbA52表达增加。曾有实验表明用过氧化氢刺激细胞即模仿氧化应激状态可使UbA52表达增多[12]。

UbA52作为早期DN的生物标志物Dihazi等[3]首次发现并定义了UbA52，其实通过对DN尿蛋白、DN无尿蛋白、非DN尿蛋白和正常尿的分离和鉴别发现了DN的患者会释放出大量UbA52而健康对照组尿液中则没有该种蛋白，因此UbA 52 可以作为诊断标记。Wada等[13]认为一些基因可以在患糖尿病哺乳类动物特异性表达，包括Tim44、 RSOR/MIOX、UbA52等。Sun等[4]认为UbA52与DN的发病机制有关系,UbA52的表达和体内血糖水平呈正比并通过实验证实在新生糖尿病鼠的肾脏中UbA52的表达显著增加，且在肾皮质中表达的最为丰富。上海交通大学闫焱[12]通过实验证明，应用过氧化氢刺激造成机体产生氧化应激反应，可引起UbA52和UbB转录上调，但UbC无明显变化，提示一定程度的氧化应激可造成特定的泛素基因激活。这与上述DN发病机制中提到的高血糖可引起机体氧化应激反应可激活体内的UPP的激活是一致的。即高血糖作为一种刺激使得机体产生氧化应激反应，而该种反应可激活UPP使得UbA52等泛素基因表达增多，降解IκB激活NF-κB导致微血管病变即DN，反映了氧化应激、UPP(UbA52在肾脏特异表达)与DN之间的关系。有文献提出尿UbA52对DN诊断的灵敏度大于金标准，因此可作为早期DN的诊断指标。UbA52的是公认的重要细胞过程产物，仅见于糖尿病蛋白尿患者尿液中，建议作为DN的一个潜在的早期筛查诊断标志物[14]。

临床上缺乏特异的DN早期诊断的临床指标，使用最广泛的生化预后指标包括，血清肌酐(SCr)、肾小球滤过率与白蛋白排泄率、微量白蛋白尿。目前超过80%的临床实验室报告是通过SCr测定来估计肾小球滤过率(GFR)的，尽管SCr经过标准化的测定，但SCr受年龄、性别、饮食等多种因素影响使得其并不能成为GFR评估的决定性指标，导致GFR的估算值不精准。然而这种不精确估算将导致GFR<60 ml/(min·1.73 m2)的患者被错误分类及不必要的诊断和治疗干预措施[15]。其次SCr只有当肾功能降低到原来的三分之一时，才会出现轻微异常，因此已经不能作为评价早期肾功能损害的灵敏标志物。

对于白蛋白排泄率而言，一部分患者GFR与白蛋白排泄率变化程度不一致，因此导致对于患者病变程度判断不准确，这将导致新标记物的探求，以用于鉴别GFR下降与白蛋白排泄率无关联性的糖尿病患者。现在临床肾脏预后标志物价值有限,肾活检仍然是确诊的唯一的方法。

UbA52是尿蛋白中可预测DN进展的理想指标，Dihazi等[3]临床试验证明，健康者对照组，单纯T2DM组、DN组的尿蛋白分别进行对比发现，UbA52在DN组患者尿液中明显增多而其他组别的患者尿液中则未出现。同样，Otu等[16]对糖尿病患者进行前瞻性队列研究，当出现DN这一结果时，对试验对象的尿液进行分析后认为，DN患者的尿液中存在有12种尿蛋白对DN的发生有预测作用，UbA52准确性为89%(敏感度93%，特异度86%)。因此认为UbA52可作为DN预测和早期诊断的指标。

UbA52的检测是尿蛋白组学的一部分，自1996年至2009年7月以来，在PubMed中发现使用关键词“蛋白质组学”或“蛋白质组”与“肾”或“尿液”的文章已经超过1 200篇[17]。尽管UbA52是近期研究蛋白组学在DN的应用较好的指标，但目前临床相关报道较少，大多数为研究实验，此外该项检测应用于临床的标准需要大量的样本，从灵敏度、特异度及影响因素等多方面评价。故目前UbA52临床应用的标准值范围尚不明确，是限制其应用的主要原因。

尿液是一种易于获得的生物制剂，其包含的蛋白质主要来自肾脏。随着尿蛋白组学的发展，大样本的收集，UbA52借助蛋白质组学技术应用于临床将对DN做出比传统指标(SCr、GFR与白蛋白排泄率、微量白蛋白尿)更早、更准确的诊断和预后评估。选择尿液作为生物标志物选择库可满足临床对疾病生物标志物的需求，目前蛋白组学应用CLINPROT系统可检测复杂体液检查(如尿液、血液等)，该技术具有较高的准确性、灵敏度，重复性好、检验费用低等特点，适用于临床检查。

小结：全球范围罹患糖尿病的人数急剧增加，因此继发于糖尿病目标靶器官的并发症在不久的将来会成为最多和最重要的医疗问题，在西方国家DN已成为导致终末期肾病的主要病因之一[18]，因此对于一个与其发病机制相关的指标的发现及检测就显得尤为重要。UbA52的水平与DN患者血糖水平呈正相关，其具有与DN发病机制密切、在肾脏特异表达且易于获得等优点，相信随着尿蛋白组学的发展、普及，UbA52检测对DN诊断前景光明。

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