
作为全球最常见的慢性疾病之一,慢性肾脏病(CKD)以肾功能进行性下降为主要特征,但驱动其持续进展的分子机制仍未完全阐明。
近日,法国巴黎西岱大学、美国宾夕法尼亚大学、荷兰莱顿大学医学中心等机构研究人员在Science发表题为HNF1B integrates signals in a feedforward loop driving kidney disease progression的研究论文。研究发现,HNF1B功能下降与CKD进展之间存在相互促进的前馈调控环路:HNF1B缺失可驱动肾脏病变,而CKD相关应激又进一步抑制HNF1B活性。该发现建立了HNF1B相关遗传性肾病与常见CKD之间的机制联系,为理解CKD持续进展提供了新的视角。临床数据进一步显示,HNF1B活性降低与肾功能减退及肾组织损伤程度密切相关,并提示恢复HNF1B活性可能具有治疗潜力。
HNF1B是对肾脏发育至关重要的转录因子。HNF1B杂合功能缺失突变会导致常染色体显性肾小管间质性肾病(ADTKD)——这是一种罕见单基因病,其肾脏组织病理表现与常见CKD高度相似。这种表型重合提示,HNF1B功能障碍可能是连接罕见遗传性肾病与更普遍的复杂性CKD的共同机制。研究团队据此提出核心假设:CKD进展过程中HNF1B活性可能逐渐下降,并参与驱动疾病持续恶化。
为验证假设,研究团队构建了可诱导的肾小管特异性Hnf1b敲除小鼠模型(Hnf1b^Tub)。结果发现,在成年小鼠肾小管上皮细胞中诱导Hnf1b失活,可迅速引发严重CKD,表现为肾小管萎缩、间质纤维化、炎症及进行性肾功能减退。机制上,Hnf1b缺失破坏肾小管上皮细胞的分化状态,使原本静息的细胞异常进入细胞周期,进而诱发复制应激、DNA损伤、细胞凋亡和衰老,最终驱动肾脏病变。使用CDK4/6抑制剂palbociclib阻断异常细胞周期进入,可部分缓解肾小管损伤和纤维化,证实复制应激在HNF1B缺失所致CKD进展中发挥关键作用。

图1. Hnf1b 突变小鼠表现出肾皮质萎缩、肾小管间质病变、纤维化和肾功能障碍
为明确HNF1B缺失后最早期的分子变化,研究团队在肾小管组织学损伤尚未出现时,即解析了HNF1B的转录调控特征。结果发现,该转录特征在多种非HNF1B依赖性CKD模型中均显著下调,包括肾次全切除、Alport综合征、缺血再灌注损伤、肾病综合征及单侧输尿管梗阻模型。重要的是,HNF1B活性抑制先于组织损伤出现,且肾小管上皮细胞HNF1B活性越低,修复失败后向CKD进展越快。提示HNF1B功能丧失是CKD的早期驱动因素,而非损伤的伴随结果。

图2. 在慢性肾脏病小鼠模型中,Hnf1b 特征基因集呈现下调表达
在此基础上,研究团队发现,CKD相关应激(如白蛋白尿、干扰素-γ)可直接抑制肾小管细胞中HNF1B的转录活性。单细胞转录组与染色质可及性分析进一步揭示,在损伤及修复失败的肾小管细胞中,HNF1B结合位点的染色质可及性显著降低,表明上皮应激通过表观遗传机制抑制HNF1B功能。

图3. 白蛋白尿和干扰素-γ导致HNF1B活性下降
为验证上述发现的临床相关性,研究团队分析了近900份人类肾活检转录组数据,涵盖了从轻度到重度的不同CKD患者。结果显示,HNF1B靶基因表达水平越低,患者的肾功能越差,肾小管萎缩和间质纤维化程度越严重。这表明,HNF1B活性可作为反映人类CKD严重程度的关键分子指标。

图4. HNF1B活性在人类肾病中普遍下调,且下调程度与疾病严重度呈正相关
综上所述,该研究表明,HNF1B是维持肾小管稳态的关键分子,其功能丧失可直接驱动CKD发生与进展。机制上,研究揭示了一个恶性循环:一方面,HNF1B缺失促进CKD发展;另一方面,CKD相关的应激因素(如白蛋白尿、干扰素-γ)会通过表观遗传机制进一步抑制HNF1B活性,形成自我强化的致病环路。这一发现将罕见的遗传性肾病与常见的慢性肾病联系起来,为理解CKD为何难以逆转提供了新的理论框架。因此,恢复HNF1B活性可能成为延缓CKD进展的潜在治疗策略。

图5. 肾小管应激诱导的 HNF1B 表观遗传抑制,是驱动 CKD 进展的核心机制
参考文献:
Isnard, Pierre et al. “HNF1B integrates signals in a feed-forward loop driving kidney disease progression.” Science (New York, N.Y.) vol. 392,6795 (2026): eaea3219.