你聽說過一項(xiàng)令人驚喜的研究嗎？科學(xué)家們最近發(fā)現(xiàn)一種神奇的蛋白酪氨酸磷酸酶，名為SHP-1，它竟能在糖尿病腎病的治療中發(fā)揮關(guān)鍵作用！今天，小薇想向你介紹這項(xiàng)令人興奮的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，它有望為糖尿病患者帶來新的希望和康復(fù)機(jī)會(huì)！

（ps：快一起來學(xué)學(xué)研究思路呀）

文獻(xiàn)詳情

題目：敲除蛋白酪氨酸磷酸酶 SHP-1 可恢復(fù)podocin蛋白（足突蛋白）的SUMO化修飾并逆轉(zhuǎn)糖尿病腎病的進(jìn)展

雜志：Kidney International

影響因子：IF=19.6（1區(qū)Q1）

發(fā)表時(shí)間：2023年7月

研究背景

糖尿病腎?。―KD）仍是全球終末期腎?。‥SKD）的主要病因，也是糖尿病患者全因死亡和心血管疾病死亡的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。我們知道，在糖尿病腎病的發(fā)展過程中，足細(xì)胞（一種重要的腎小球組織）起著關(guān)鍵作用。在腎臟中高糖暴露和糖尿病后，足細(xì)胞中SHP-1的表達(dá)和活性升高，影響相關(guān)信號(hào)通路。然而，由于缺乏SHP-1的特異性抑制劑，目前尚不清楚抑制SHP-1的活性是否可以預(yù)防足細(xì)胞功能障礙。此外，抑制SHP- 1是否能阻止DKD的進(jìn)展仍有待于體內(nèi)的證實(shí)。Small ubiquitin-like modifier（SUMO）是近年來被發(fā)現(xiàn)數(shù)種與ubiquitin相類似的蛋白質(zhì)之一。它可經(jīng)由類似ubiquitination的過程而與目標(biāo)蛋白質(zhì)上特定的賴氨酸支鏈形成共價(jià)鍵，而修飾目標(biāo)蛋白質(zhì)，這個(gè)過程稱為SUMOylation。多種基因轉(zhuǎn)錄因子、訊息傳遞分子及病毒蛋白已被證實(shí)會(huì)被SUMO修飾；與ubiquitination不同的是，SUMOylation不會(huì)促進(jìn)其目標(biāo)蛋白質(zhì)的降解。至于SUMO修飾究竟如何去抑制基因的轉(zhuǎn)錄，仍有待進(jìn)一步的研究與厘清。

研究思路

科學(xué)家們

首先

通過臨床和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇蛋白酪氨酸磷酸酶SHP-1，在糖尿病腎病中表達(dá)上調(diào)，但是作用機(jī)制尚未完全明確。

其次

科研人員使用糖尿病小鼠模型研究SHP-1的作用，這些小鼠表現(xiàn)出腎臟受損的特征。糖尿病小鼠中SHP-1的表達(dá)水平升高，尤其是在足細(xì)胞中。這提示SHP-1可能與糖尿病腎病的發(fā)展相關(guān)。

最終

研究人員發(fā)現(xiàn)，SHP-1的存在導(dǎo)致足突蛋白podocin的SUMO化修飾的減少，對(duì)于細(xì)胞功能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。

本研究采用經(jīng)典研究思路通過動(dòng)物模型和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，敲除SHP-1小鼠和腎小球上皮細(xì)胞系中過表達(dá)和沉默SHP-1，研究SHP-1對(duì)足蛋白的 SUMO化修飾水平的影響，以及這種調(diào)控是否與糖尿病腎病病程進(jìn)展相關(guān)。

主要結(jié)果

1、在人類糖尿病腎病中SHP-1高表達(dá)

研究人員發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者的腎臟中一種名為SHP-1的蛋白質(zhì)水平較高。具體來說，與非糖尿病患者相比，糖尿病患者的腎臟中SHP-1的基因物質(zhì)多了1.4倍，蛋白質(zhì)含量多了3.5倍。更重要的是，SHP-1的水平越高，腎臟功能就越差。通過在腎小球（腎臟的重要部分）中觀察SHP-1，研究人員還發(fā)現(xiàn)其與腎臟損傷有關(guān)，包括腎小球底膜增厚等現(xiàn)象。

圖1.?人類mRNA和蛋白質(zhì)的SHP-1表達(dá)水平A腎皮質(zhì)B腎小球 C患有糖尿病患者中SHP-1 mRNA水平與eGFR的相關(guān)性D參與RNA測(cè)序研究的患者中，SHP-1 mRNA水平與eGFR的相關(guān)性

2.糖尿病引起的腎小球功能障礙和結(jié)構(gòu)改變可以通過特異性去除足細(xì)胞中的SHP-1來預(yù)防和恢復(fù)。

研究通過使用敲除SHP-1基因的小鼠模型，探究了SHP-1在足細(xì)胞功能和糖尿病腎病中的作用。研究發(fā)現(xiàn)，通過在小鼠體內(nèi)敲除SHP-1基因，可以對(duì)糖尿病小鼠的腎臟功能產(chǎn)生積極影響。具體而言，

糖尿病引起的腎小球肥大和系膜擴(kuò)張的結(jié)構(gòu)改變被足細(xì)胞中SHP-1的特異性敲除所抑制。

這些發(fā)現(xiàn)表明，SHP-1在足細(xì)胞中的作用在糖尿病腎病的發(fā)展中起著重要作用，并為SHP-1在治療和預(yù)防糖尿病腎病的潛在作用提供重要線索。

圖2 在不同時(shí)間點(diǎn)測(cè)量的非糖尿病和糖尿病小鼠比較尿白蛋白水平和腎小球?yàn)V過率（GFR）

3.SHP-1的敲除可以預(yù)防糖尿病引起的足細(xì)胞損傷和丟失

通過仔細(xì)觀察足細(xì)胞寬度和腎小球基底膜（GBM）的厚度，在糖尿病小鼠中足細(xì)胞結(jié)構(gòu)明顯變化，厚度幾乎是健康對(duì)照組的1.6倍。而腎小球基底膜（GBM）也呈現(xiàn)類似情況，厚度增加了大約1.5倍?？茖W(xué)家們深入研究SHP-1基因，當(dāng)僅在足細(xì)胞中敲除這個(gè)基因時(shí)，由糖尿病引起的足細(xì)胞破壞和GBM增厚得以有效阻止。就像這些足細(xì)胞獲得了一層防護(hù)，抵御了糖尿病的破壞性影響。

此外，在一項(xiàng)多西環(huán)素治療的實(shí)驗(yàn)中，研究人員觀察到經(jīng)過多西環(huán)素治療的28周大的糖尿病小鼠在足細(xì)胞結(jié)構(gòu)方面有所改善，幾乎類似于20周大的健康小鼠的足細(xì)胞。然而，腎小球基底膜的增厚程度與20周大的糖尿病小鼠相當(dāng)。這表明抑制SHP-1可能在修復(fù)足細(xì)胞結(jié)構(gòu)和遏制GBM增厚方面具有潛力，這對(duì)于維護(hù)腎臟健康至關(guān)重要。

他們還深入研究了由于糖尿病引起的足細(xì)胞喪失，通過運(yùn)用免疫染色等技術(shù)他們發(fā)現(xiàn)糖尿病小鼠每個(gè)腎小球的足細(xì)胞數(shù)量減少了約14%。然而在4周大時(shí)就接受多西環(huán)素治療的糖尿病小鼠的情況有所不同。即使在20周大時(shí)才進(jìn)行SHP-1的晚期敲除，小鼠仍然能夠更好地保留其足細(xì)胞。

總之，研究發(fā)現(xiàn)

抑制SHP-1可能恢復(fù)足細(xì)胞的結(jié)構(gòu)并停止GBM的增厚，有望成為治療和預(yù)防糖尿病腎病的新策略。

圖3 足細(xì)胞特異性SHP-1缺失預(yù)防糖尿病引起的足細(xì)胞損失

4. 抑制 SHP-1 可防止糖尿病引起的細(xì)胞外基質(zhì)重塑

研究發(fā)現(xiàn)，在糖尿病小鼠的腎皮質(zhì)中，SHP-1的mRNA表達(dá)量增加了1.6倍（P = 0.0157），磷酸酶活性增加了2.2倍（P = 0.0331）。這種增加主要發(fā)生在足細(xì)胞中，當(dāng)特異性地在足細(xì)胞中敲除SHP-1基因可以完全阻止糖尿病引起的SHP-1表達(dá)和酶活性的上升。

同時(shí)該項(xiàng)研究表明，在糖尿病小鼠中，Coll IV、纖維連接蛋白和TGF-β的mRNA表達(dá)分別增加了1.5倍、2.3倍和2.2倍。然而，在通過在4周齡時(shí)給予多西環(huán)素的方式特異性地在足細(xì)胞中敲除SHP-1基因的糖尿病小鼠中，這些基質(zhì)蛋白和生長(zhǎng)因子的上調(diào)被削弱。在糖尿病小鼠中，RhoA、ROCK1、nephrin、podocin和TRPC6的mRNA表達(dá)發(fā)生了改變。然而，敲除足細(xì)胞中的SHP-1基因能夠保護(hù)這些標(biāo)志物免受糖尿病誘導(dǎo)的調(diào)節(jié)。研究人員證明盡管在20周齡的糖尿病小鼠中出現(xiàn)了Coll IV、纖維連接蛋白和TGF-β的表達(dá)增加，但在晚期特異性地敲除足細(xì)胞中的SHP-1基因可以阻止這些基因的上調(diào)。與早期敲除SHP-1一樣，晚期在糖尿病小鼠中敲除SHP-1同樣可以停止與細(xì)胞骨架信號(hào)傳導(dǎo)和重塑有關(guān)的標(biāo)志物的mRNA表達(dá)改變，如RhoA、ROCK1，以及與裂孔隔膜相關(guān)的標(biāo)志物如podocin和TRPC6。值得注意的是，糖尿病和足細(xì)胞中SHP-1表達(dá)的缺失并未影響SHP-2的表達(dá)，SHP-2是與SHP-1最為接近的酪氨酸磷酸酶蛋白。

圖4 mRNA 定量表達(dá)(a) ColI IV (b)纖維粘連蛋白 (c) TGF-β (d) SHP-1

5.確定新機(jī)制：SHP-1是糖尿病誘導(dǎo)裂孔隔膜結(jié)構(gòu)蛋白表達(dá)減少的原因。

哇~這個(gè)研究可真是有趣極了！它探究SHP-1在足細(xì)胞中的分子機(jī)制，并在糖尿病誘導(dǎo)的關(guān)鍵裂孔隔膜結(jié)構(gòu)蛋白表達(dá)下扮演的角色。

研究人員發(fā)現(xiàn)SUMO1在糖尿病患者和糖尿病小鼠的腎皮質(zhì)中有增加的趨勢(shì)，并且與podocin有關(guān)，但是在足細(xì)胞中缺失SHP-1后，這種聯(lián)系就消失。而且，對(duì)于維持裂孔隔膜完整性至關(guān)重要的nephrin，在糖尿病小鼠中發(fā)現(xiàn)其表達(dá)和磷酸化的減少。在培養(yǎng)的小鼠足細(xì)胞中，暴露在高葡萄糖水平和過表達(dá)SHP-1后，podocin和SUMO2的表達(dá)減少，這種SUMO化蛋白修飾效應(yīng)就被抑制啦。

圖5 （d）小鼠腎皮質(zhì)和（e）人腎皮質(zhì)中 SUMO2 和 podocin 蛋白表達(dá)的免疫印跡分析。（f）小鼠腎小球中 podocin（綠色）和 SUMO2（紅色）的免疫熒光共定位。（g）免疫沉淀分析 28 周齡非糖尿病小鼠（Ins2+/+）、糖尿病小鼠（Ins2+/C96Y）和莢膜特異性缺失 SHP-1 的糖尿病小鼠（Podo-SHP-1-/-）腎皮質(zhì)中與 podocin 相關(guān)的 SUMO2。

主要結(jié)果

表明，在暴露于糖尿病數(shù)月的足細(xì)胞中敲除 SHP-1 可恢復(fù)足細(xì)胞結(jié)構(gòu)，足突蛋白podocin的 SUMO 化修飾，從而保持其穩(wěn)定性并逆轉(zhuǎn)糖尿病腎病的進(jìn)展。因此，

抑制 SHP-1 可防止糖尿病引起的足細(xì)胞功能失調(diào)。

這項(xiàng)科學(xué)研究為我們揭示一個(gè)全新的治療方向，為糖尿病患者帶來新的希望。我們期待未來，這一神奇的發(fā)現(xiàn)能夠在臨床上轉(zhuǎn)化為新的治療手段，讓更多的患者受益。

小薇有話說

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