肾小管Ω-3脂肪酸受体FFAR4缺陷加重肾脏衰老与慢性肾脏病

《Aging Cell》：Tubular Omega-3 Fatty Acid Receptor FFAR4 Deficiency Aggravated Renal Aging and Chronic Kidney Disease

　　

衰老会导致肾功能下降并增加慢性肾脏病（chronic kidney disease, CKD）发病风险。Ω-3多不饱和脂肪酸（omega-3 polyunsaturated fatty acids, Ω-3 PUFAs）是人类必需脂肪酸，通过游离脂肪酸受体4（free fatty acid receptor 4, FFAR4）发挥生物学功能。临床研究显示Ω-3 PUFAs补充对老年人群及CKD患者有益，但结果仍存在争议。研究人员发现Ω-3 PUFAs可减轻老年小鼠、腺嘌呤饮食诱导的CKD小鼠及单侧输尿管梗阻（unilateral ureteral obstruction, UUO）小鼠的肾纤维化与肾小管衰老。同时，老年人群与CKD患者肾小管上皮细胞（tubular epithelial cells, TECs）中Ω-3脂肪酸受体FFAR4表达下调，且与肾功能障碍呈正相关。全身或TEC特异性敲除FFAR4会加重小鼠肾脏衰老与CKD进展。机制层面，激活FFAR4可增加内源性过氧化物酶体增殖物激活受体γ（peroxisome proliferator-activated receptor γ, PPARγ）激活剂15-脱氧-Δ12,14-前列腺素J2（15-deoxy-Δ12,14-Prostaglandin J2, 15d-PGJ2）的生成，改善PPARγ依赖的肾小管上皮细胞衰老，具体表现为抗衰老标志物Klotho表达上调、衰老相关β-半乳糖苷酶（senescence-associated β-galactosidase, SA-β-gal）活性降低及促纤维化因子转化生长因子-β1（transforming growth factor-β1, TGF-β1）分泌减少。该研究揭示了衰老TECs中FFAR4通过旁分泌效应调控成纤维细胞活化的新作用，并强调Ω-3 PUFAs及其受体FFAR4可作为对抗肾脏衰老与CKD的潜在药物靶点。

该研究发表于《Aging Cell》，针对全球老龄化背景下肾脏衰老与慢性肾脏病（CKD）缺乏有效干预手段的临床难题展开。肾脏是衰老最敏感的器官之一，年龄增长伴随结构功能退化，且高龄是CKD首要危险因素，目前尚无针对性治疗药物，带来沉重健康与经济负担。既往研究明确肾纤维化是肾脏衰老与CKD进展的共同病理特征，其核心驱动事件为成纤维细胞异常活化，而肾小管上皮细胞（TECs）衰老及分泌的衰老相关分泌表型（SASP）在其中发挥关键作用，但具体机制尚未阐明。Ω-3多不饱和脂肪酸（Ω-3 PUFAs）虽被报道具有抗衰老潜力，但其在肾脏衰老中的作用及争议性临床结果背后的机制仍不明确，其受体FFAR4在肾小管层面的功能亦未得到系统解析。本研究旨在验证Ω-3 PUFAs及FFAR4对肾脏衰老与CKD的保护作用，并阐明其通过调控TECs衰老影响肾纤维化的分子机制，为开发靶向干预策略提供依据。

研究人员采用的主要关键技术方法如下：研究纳入四川大学华西医院肾活检获取的老年及年轻对照人群、不同病因CKD患者肾组织样本；构建野生型、全身FFAR4敲除（FFAR4-KO）及TEC特异性FFAR4敲除（FFAR4^TecKO）小鼠模型，分别建立自然衰老模型、腺嘌呤饮食诱导CKD模型及单侧输尿管梗阻（UUO）模型；通过透皮肾小球滤过率（TGFR）检测、血生化分析、组织染色（H&E、Masson、SA-β-gal等）评估肾功能与病理改变；结合免疫组化、免疫荧光、Western blot、定量PCR分析蛋白与基因表达；利用RNA测序、液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）开展转录组与代谢物检测；通过细胞共培养实验验证TECs对成纤维细胞的旁分泌调控作用；采用FFAR4激动剂TUG891、拮抗剂及siRNA干预，探索下游信号通路机制。

研究结果部分内容如下：

3.1 Ω-3 PUFAs保护衰老相关肾脏结构与功能恶化

研究人员对15月龄小鼠给予7个月Ω-3 PUFAs干预，发现其可显著提升老年小鼠TGFR，降低尿蛋白排泄，改善肾小管萎缩与扩张，恢复TECs超微结构损伤，减少胶原沉积及纤维化相关基因表达。同时Ω-3 PUFAs可降低TECs中SA-β-gal活性，上调Klotho表达，抑制衰老相关基因（Trp53、Cdkn1a、Cdkn2a）及SASP因子（Il6、Tgfb1）表达，且抗衰作用在TECs中最为显著。

3.2 Ω-3 PUFAs在CKD小鼠中发挥肾脏保护与抗衰作用

在腺嘌呤饮食诱导CKD及UUO小鼠模型中，Ω-3 PUFAs均可恢复血清肌酐（Scr）、血尿素氮（BUN）水平，减轻肾小管损伤与纤维化，同时缓解TECs衰老表型，验证了其对病理性肾脏早衰的保护效应。

3.3 肾小管FFAR4表达与衰老及慢性损伤相关肾功能下降正相关

研究人员发现老年人群肾组织中TECs的FFAR4蛋白表达显著低于年轻人群，且与估算肾小球滤过率（eGFR）正相关；IgA肾病、高血压肾病、狼疮肾病及糖尿病肾病患者的肾活检样本中FFAR4同样下调，且与eGFR正相关、与Scr负相关。动物模型中，老年及CKD小鼠肾组织FFAR4表达均显著降低，证实其与疾病进展密切相关。

3.4 肾小管上皮细胞特异性FFAR4缺失加重小鼠衰老相关肾功能下降与纤维化

22月龄FFAR4^TecKO小鼠较同龄对照组TGFR更低、尿蛋白更高，肾小管病理损伤与纤维化更严重，同时TECs衰老标志物表达升高、Klotho表达降低，脂褐素沉积与SA-β-gal活性显著增加，证实TECs中FFAR4缺失直接加速肾脏衰老。

3.5 全身或TEC特异性FFAR4缺失加重纤维化肾脏中肾小管衰老

在腺嘌呤饮食诱导的CKD模型中，FFAR4^TecKO小鼠较对照组Scr、BUN升高更显著，肾小管损伤、纤维化及TECs衰老表型均加剧；全身FFAR4敲除小鼠及UUO模型中也观察到一致结果，进一步验证FFAR4缺失对肾纤维化的促进作用。

3.6 FFAR4激活通过旁分泌效应抑制衰老TECs驱动的成纤维细胞活化

空间转录组与单细胞测序分析显示CKD患者肾脏中近端小管细胞与成纤维细胞/肌成纤维细胞存在强烈互作。体外实验中，TGF-β1刺激的人近端小管HK-2细胞出现衰老表型，其上清可促进NRK-49F成纤维细胞活化；而FFAR4激动剂TUG891干预可降低HK-2细胞TGF-β1分泌，减弱上清的促纤维化作用。

3.7 遗传敲低FFAR4增强衰老TECs对成纤维细胞活化的旁分泌效应

敲低HK-2细胞中FFAR4表达后，TGF-β1诱导的细胞衰老进一步加剧，上清中TGF-β1分泌增加，对NRK-49F成纤维细胞的活化能力更强，反向验证了FFAR4的抑制作用。

3.8 FFAR4通过PPARγ-Klotho信号通路调控肾小管衰老

研究人员发现FFAR4与PPARγ在肾脏中共定位，激活FFAR4可上调PPARγ表达，并增加内源性PPARγ配体15d-PGJ2的生成；使用PPARγ拮抗剂T0070907可阻断TUG891的抗衰老作用，证实FFAR4通过PPARγ-Klotho通路改善TECs衰老。

讨论部分指出，肾脏衰老与CKD存在共同病理生理基础，本研究首次系统阐明Ω-3 PUFAs通过FFAR4受体改善TECs衰老、抑制其对成纤维细胞的促纤维化旁分泌效应，为两类疾病提供了共同干预靶点。研究明确了FFAR4作为Ω-3 PUFAs功能介导受体的核心地位，解释了既往临床试验异质性的潜在机制——受体表达下调可能削弱疗效。同时，研究将FFAR4归类为新型“衰老表型调节剂”（senomorphic），区别于直接清除衰老细胞的“衰老细胞清除剂”（senolytics），为肾脏衰老干预提供了新策略。局限性在于未纳入老年CKD模型及年龄亚组分析，未来需进一步验证。最终结论为：肾小管Ω-3脂肪酸受体FFAR4缺陷通过抑制PPARγ-Klotho通路加重TECs衰老与旁分泌促纤维化效应，是肾脏衰老与CKD进展的关键机制，靶向FFAR4可作为对抗两类疾病的新型治疗方向。