Krüppel样转录因子在糖尿病肾病中的作用机制

[摘要]Krüppel样转录因子（Krüppel-liketranscriptionfactor，KLF）是一类含有锌指结构的转录因子，参与基因表达的调控过程，在多种疾病中表达异常。在糖尿病肾病（diabetickidneydisease，DKD）中，KLF通过调控细胞凋亡、炎症反应、线粒体自噬、细胞脂毒性和纤维化等过程发挥重要作用。本文就KLF家族在DKD中的研究进展进行综述，为今后DKD的预防和治疗提供新的靶点和理论依据。

[关键词]Krüppel样转录因子；糖尿病肾病；足细胞；肾小管上皮细胞；线粒体自噬

[中图分类号]R587.2[文献标识码]A[DOI]10.3969/j.issn.1673-9701.2024.25.032

糖尿病肾病（diabetickidneydisease，DKD）是糖尿病最常见的微血管并发症，也是导致终末期肾病的主要原因[1]。随着全球糖尿病患病率的显著增加，DKD成为全球面临的重要公共卫生挑战[2]。DKD发病机制复杂，表现为肾小球系膜扩张、肾小球基底膜增厚及肾小球硬化，最终演变为进行性纤维化性肾病[3]。既往研究表明，DKD的进展涉及多个病理因素，包括自噬功能障碍、足细胞损伤及上皮-间质转化（epithelial-mesenchymaltransition，EMT）[4-6]。因此，深入研究DKD的发病机制，寻找预测其发生和发展的生物标志物，探索新的治疗靶点，对防治DKD至关重要。Krüppel样转录因子（Krüppel-liketranscriptionfactor，KLF）是一类含有锌指结构域的转录因子，广泛存在于真核生物中，通过调控基因转录参与细胞增殖、分化和凋亡等生物学过程[7]。研究表明，KLF在DKD中的异常表达与疾病的发生和发展密切相关[8]。本文阐述KLF在DKD中对肾脏内皮细胞、足细胞及肾小管上皮细胞的重要作用，旨在为后续探究KLF在DKD发病机制中的作用及疾病的发生和发展提供新的认识，并为未来开发新的治疗策略提供理论支持。

1KLF概述

KLF是Cys2/His2锌指结构DNA结合蛋白的重要亚家族[9]。最初，KLF1在红细胞中被发现，目前人类基因组中已识别出18个KLF成员，根据发现顺序命名为KLF1至KLF18[8]。这些转录因子在其C端含有保守的锌指结构域，能够与目标DNA序列结合，从而调控基因的转录和表达[10]。KLF在调节多种生理功能方面发挥重要作用，包括心血管系统、内分泌系统、造血系统和免疫系统[11-13]。

目前，已知涉及调控DKD的KLF蛋白包括KLF2、KLF4、KLF5、KLF6、KLF9、KLF10和KLF15，它们通过调控肾脏细胞的凋亡、炎症反应及肾脏纤维化等生物学过程参与DKD的发生与发展。深入研究KLF蛋白在DKD中的作用机制，可更好地理解其在肾脏内皮细胞、足细胞和肾小管上皮细胞中的功能，从而为DKD的预防和治疗提供新思路。

2KLF与DKD

DKD是糖尿病患者常见并发症之一，其发病机制异常复杂，严重威胁患者的生命质量和寿命[14]。在DKD的发病机制中，KLF2、KLF4、KLF5、KLF6、KLF9、KLF10和KLF15发挥关键作用。

通过对6例DKD患者的肾活检样本进行KLF2的免疫组织化学染色和定量分析，发现DKD患者肾组织中KLF2的表达显著低于正常对照者[15]。在链脲佐菌素（streptozotocin，STZ）诱导的特异性内皮细胞KLF2基因敲除大鼠和野生型大鼠中，KLF2敲除大鼠表现出更显著的肾小球肥大、蛋白尿增加及内皮细胞损伤，足细胞损伤也更明显[15-16]。说明KLF2在足细胞和内皮细胞的细胞串扰中发挥重要作用。因此，在DKD中KLF2可能通过调节肾小球肥大、蛋白尿和内皮细胞损伤发挥保护作用，为进一步探索DKD新的治疗方法提供理论依据。

一项队列研究对120份人的血清样本进行KLF4mRNA定量分析，结果显示，糖尿病患者的KLF4mRNA表达水平较健康对照者显著降低；而在DKD患者中，KLF4mRNA表达水平进一步显著下降[17]。提示KLF4可能在糖尿病并发肾病中发挥重要作用。Yanar等[18]发现Δ9-四氢大麻酚可上调大鼠肾脏中KLF4mRNA表达水平，发挥抗炎和抗氧化作用，从而减轻肾脏炎症。因此，KLF4可能在DKD的治疗中具有潜在的临床应用价值。

糖尿病小鼠肾脏皮质中KLF5蛋白的表达水平较野生型小鼠显著升高[19-20]。研究表明在STZ诱导大鼠的肾脏皮质中，KLF5蛋白表达水平显著下降。达格列净可恢复KLF5表达进而保护肾脏功能[21]。目前的研究结果存在矛盾，还需进一步的研究验证。

Horne等[22]对7例DKD早期患者和17例晚期患者的肾活检样本进行KLF6免疫荧光测定，显示DKD晚期患者足细胞中KLF6表达显著下降。因此KLF6可能是反映DKD进展的重要生物学标志。

生物信息学分析显示，KLF9上调可视为DKD的生物标志物[23]。Cui等[24]通过对糖尿病患者和健康对照者的肾脏组织样本进行差异表达基因筛选和微阵列分析，发现miR-17-5p、miR-20a和miR-106a可能是DKD的生物标志物，预测靶基因正是KLF9。通过对血清样本进行KLF9mRNA定量分析，发现DKD患者血清中KLF9mRNA表达水平较健康对照人群显著升高[25]。这些研究表明KLF9可能是DKD的生物标志物，还可能是潜在的治疗靶点。

Lin等[26]发现DKD患者KLF10mRNA表达水平较健康对照者显著升高。Papadakis等[27]证实KLF10通过直接结合转化生长因子-β（transforminggrowthfactor-β，TGF-β）受体Ⅱ的启动子区域，促进TGF-β表达，从而诱发炎症反应。在STZ诱导的KLF10基因敲除小鼠中，发现肾脏重量减轻及尿蛋白/肌酐比值下降，且TGF-β、Ⅳ型胶原、纤连蛋白和Dickkopf-1（DKK-1）表达水平均有所下降[28]。这表明敲除KLF10可改善DKD引起的肾功能损伤、蛋白尿和肾脏纤维化。因此，KLF10可能是改善DKD患者肾功能、肾脏炎症和纤维化的潜在治疗靶点。

Han等[29]对21例经肾穿刺活检确诊为DKD的患者进行研究，通过免疫组织化学定量分析其肾组织中KLF15的表达水平并随访30个月，发现KLF15表达水平高的患者在随访期间未出现血清肌酐翻倍的情况，且未进展到终末期肾病。表明KLF15对延缓DKD的进展具有保护作用，提示其可作为肾组织活检中的潜在生物学标志物。

3KLF与内皮细胞

内皮细胞在调节细胞屏障功能、炎症反应、凝血、血管张力和血管生成过程中发挥重要作用[30]。因此，内皮细胞功能障碍可使血管内稳态失衡，导致多种疾病，包括DKD[31-32]。KLF2和KLF4在内皮细胞中具有重要作用，参与DKD的病理生理过程。

研究证实KLF2在DKD早期阶段对内皮细胞具有保护作用[15-16]。KLF2通过直接靶向内皮型一氧化氮合酶调控多种关键内皮细胞标记物的基因表达，从而减轻糖尿病高血糖状态下肾小球内皮细胞的损伤[15]。因此，KLF2在DKD中具有保护肾脏内皮细胞的作用，有望成为未来治疗DKD的重要靶点。

在构建DKD内皮细胞损伤模型的人脐静脉内皮细胞中，内皮细胞异常增殖，凋亡和炎症反应加剧，自噬功能障碍，同时KLF4表达显著降低[33]。然而，过表达KLF4可显著改善内皮细胞凋亡、炎症反应和线粒体自噬功能[33]。表明KLF4在DKD中具有保护内皮细胞的作用，其机制可能与炎症反应和线粒体自噬功能有关。

4KLF与足细胞

足细胞损伤是DKD发展中的关键环节，其导致的蛋白尿是疾病进展的标志之一[34]。因此，保护足细胞免受损伤可能是防止DKD进展的重要策略之一。KLF4、KLF5、KLF9、KLF10在足细胞中发挥重要作用，参与DKD的病理生理过程。

KLF4在DKD中发挥调节足细胞表型和减少蛋白尿的关键作用[35]。KLF4通过直接结合肾病蛋白（nephrin）启动子上的位点，促使其去甲基化，从而增加nephrin表达[35]。在蛋白尿动物模型和人类患者中，尤其在DKD动物模型肾脏足细胞中，KLF4表达水平显著降低[35]。在足细胞中一过性过表达KLF4可显著减少蛋白尿并减轻足细胞损伤[35]。表明KLF4在DKD中具有保护肾脏的作用，其机制可能与调节足细胞中nephrin表达水平、减少蛋白尿有关。

脂质代谢紊乱引起的肾脏脂毒性可能是导致DKD肾功能障碍的致病机制[36]。在体外构建的DKD足细胞损伤模型中，KLF5与其下游的腺苷三磷酸结合盒转运蛋白A1（ATP-bindingcassettetransporterA1，ABCA1）表达下调，从而导致胆固醇代谢紊乱，足细胞损伤加重[21]。这提示KLF5在足细胞脂代谢过程中发挥关键作用。而达格列净能恢复高糖诱导足细胞中KLF5和ABCA1的表达水平，减轻足细胞损伤[21]。Li等[37]通过体外实验证实，过表达KLF5sDPEqurazYqNOUal73xzGQ==可显著改善DKD中足细胞损伤引起的异常细胞周期和凋亡。以上研究结果表明KLF5在DKD中可能具有保护足细胞的作用，其机制与促进胆固醇代谢和减少足细胞脂毒性有关。

线粒体自噬功能障碍在DKD的进展中发挥重要作用[38]。KLF6在维持线粒体功能和防止足细胞凋亡方面发挥关键作用。它通过结合线粒体细胞色素C氧化酶组装基因的启动子，减少细胞色素C释放并抑制内在凋亡途径的激活，从而维持线粒体的完整性[39]。在DKD足细胞损伤模型中，敲除KLF6可导致细胞色素C氧化合成酶2表达下降，增加足细胞线粒体损伤和凋亡；相反，过表达KLF6可改善该损伤[22]。表明KLF6在DKD中具有保护肾脏的作用，其机制可能与维持线粒体功能和防止足细胞凋亡有关。

在高糖诱导的小鼠足细胞中，KLF9表达显著升高，其上游调控因子miR-106a、miR-31-5p表达显著降低[25，40]。这一发现提示调控KLF9及其上游微RNA表达可能成为未来治疗DKD的潜在策略。

研究发现，在高糖诱导的足细胞中，组蛋白去甲基化酶KDM6A表达下降，其下游靶标KLF10表达增加，而KLF10的表达增加反过来抑制足细胞特异性标记蛋白（如肾素、nephrin等），同时进一步增加KDM6A表达[26]。这种KDM6A与KLF10形成的正反馈循环，通过加重足细胞损伤和功能障碍，促进DKD进展。因此，阻断这一有害循环和维持足细胞功能，可能为DKD提供新的治疗策略。

5KLF与肾小管上皮细胞

肾小管上皮细胞损伤是DKD的关键过程[41]。KLF4和KLF5在肾小管上皮细胞中发挥重要作用，参与DKD的病理生理过程。

在高糖诱导的HK-2细胞中，KLF4表达水平显著降低，TGF-β1表达水平显著升高；过表达KLF4可有效保护HK-2细胞免受TGF-β1诱导的炎症纤维化损伤[42]。说明KLF4在DKD肾小管上皮细胞中可通过发挥抗炎作用减轻肾脏损伤。

溶血磷脂酸和溶血磷脂酸受体信号通路在DKD纤维化发展中起重要作用[43]。Lee等[20]发现在高糖诱导的HK-2细胞中，溶血磷脂酸通过溶血磷脂酸受体1调控KLF5加重HK-2细胞的肾小管纤维化和EMT。此外，在高糖诱导的HK-2细胞中，KLF5表达显著上调，EMT进程明显加快；敲低KLF5可明显延缓高糖诱导下HK-2细胞的EMT进程[44]。因此KLF5通过参与脂毒性诱导肾小管纤维化和EMT，在DKD肾小管上皮细胞中发挥关键作用。

6总结

KLF家族在DKD发病机制中扮演着重要角色，这些转录因子通过调控细胞凋亡、炎症反应、线粒体自噬、细胞脂毒性和纤维化等生物学过程，对DKD的病理生理机制产生影响。随着研究的不断深入，KLF有望成为DKD治疗的新靶点，为患者带来更多的治疗选择和希望。尽管KLF在DKD中的研究已取得显著进展，但仍有许多问题有待进一步探索。未来可进一步深入研究KLF在DKD中的具体机制，并将这些机制转化为临床应用，从而更好地预防和治疗DKD。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。

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（收稿日期：2024–06–04）

（修回日期：2024–08–05）