前言
糖尿病肾病（DKD）是糖尿病常见的严重微血管并发症，也是导致终末期肾病的主要原因。尽管当前严格的血糖与血压管理可在一定程度上延缓疾病进展，但仍无法阻止其最终发展为肾衰竭，因此亟需寻找新的治疗靶点。近年研究表明，多种细胞死亡形式参与了DKD的肾损伤过程，其中由RIPK1/RIPK3/MLKL信号轴介导的坏死性凋亡被认为是驱动肾脏纤维化的核心机制。尤为重要的是，Fas/FasL信号通路已被证实可作为坏死性凋亡的“分子开关”，为DKD治疗提供了极具潜力的干预靶点。此外，在糖尿病状态下，乳酸积累可通过组蛋白乳酸化这一表观遗传修饰影响疾病进程，但其具体如何触发坏死性凋亡的机制尚不明确。
近日，复旦大学附属浦东医院、湖州大学附属中心医院等团队联合在《Experimental & Molecular Medicine》（IF=12.9）上发表了一篇题为《Keratin 18 functions as a lactyltransferase to trigger necroptosis in diabetic kidney disease by modulating Fas transcription》的研究。该研究旨在系统鉴定参与该过程的乳酸化调控蛋白，并重点关注角蛋白18（KRT18）可能发挥的新型调控作用。旨在阐明其分子机制，并为糖尿病肾病提供基于表观遗传通路的靶向治疗策略。
研究团队在DKD模型小鼠和患者肾脏中发现，乳酸、乳酸脱氢酶A（LDHA）、总赖氨酸乳糖化（Kla）、组蛋白H3第18位赖氨酸乳糖化（H3K18la）及组蛋白H3第27位赖氨酸乳糖化（H3K27la）水平均升高，而组蛋白H3第9位赖氨酸乳糖化（H3K9la）无显著变化；Kla与组蛋白H3存在强共定位，提示乳酸化主要发生于H3。此外，H3K18la和H3K27la的水平与血尿素氮（BUN）呈正相关。在高糖处理的人肾小球内皮细胞（HGEC）和人肾近曲小管上皮细胞（HK-2）细胞中，乳酸累积增加，上述标志物表达上调，细胞死亡也相应增多。患者肾活检结果显示，LDHA、Kla、H3K18la及H3K27la的水平随DKD分期递增，且与肾纤维化程度一致。（图1）
图1：糖尿病肾病患者中乳酸、Kla、H3K18la和H3K27la的水平有所升高
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LDHA抑制剂（OXA/STP）可减少DKD模型中的乳酸合成，降低H3K18la和H3K27la水平，从而减轻肾损伤、纤维化及细胞死亡；而外源乳酸则上调上述指标，加重肾损伤。H3-K18/27R突变体的实验进一步验证了H3K18la和H3K27la在高糖（HG）介导的细胞死亡中发挥关键作用。此外，H3K18la和H3K27la在LDHA启动子区域富集，抑制乳酸产生可降低H3K18/27la水平，进而抑制LDHA的转录，形成正反馈调控。（图2）
图2：抑制乳酸积累，降低H3K18la和H3K27la水平，缓解糖尿病肾病模型中的细胞死亡和肾功能障碍
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CUT&Tag数据分析显示，H3K18la和H3K27la富集于坏死性凋亡相关通路。在高糖处理的细胞中，p-MLKL和p-RIPK1水平升高，而凋亡标志物无明显变化，提示坏死性凋亡在该过程中起关键作用；H3-K18/27R突变体可消除这一效应。DKD患者肾活检组织中，p-RIPK1和p-MLKL的表达随疾病分期递增。MLKL基因敲除可减轻小鼠的肾损伤和纤维化。LDHA抑制剂可降低p-MLKL和p-RIPK1水平，而外源乳酸则使其升高。综上所述，乳酸介导的H3K18la和H3K27la通过触发坏死性凋亡促进DKD进展。（图3）
图3：乳酸介导的H3K18la和H3K27la通过诱发坏死性侵袭参与糖尿病肾病
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通过RNA-seq、CUT&Tag以及坏死性凋亡相关基因的交集分析，筛选出Fas为关键靶基因。在DKD模型小鼠、高糖处理的细胞及患者肾脏中，Fas的表达均升高，且随疾病分期递增。CUT&Tag和ChIP实验证实，H3K18la和H3K27la富集于Fas启动子区域。沉默Fas可减弱高糖诱导的细胞坏死性凋亡。LDHA抑制剂能降低Fas表达，而外源乳酸则使其升高；H3-K18/27R突变体可消除高糖对Fas的上调作用。综上所述，乳酸介导的H3K18la和H3K27la通过调控Fas转录，触发DKD中的坏死性凋亡。（图4）
图4：乳酸介导的H3K18la和H3K27la表达调节Fas转录，诱发糖尿病肾病中的坏死
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KRT18被鉴定为一种新型乳酸转移酶，可直接与H3结合，并以乳酸为底物，以浓度依赖性方式催化H3K18和H3K27的乳酸化。其关键乳酸结合位点（ASN322、SER323、GLU326）发生突变后，酶活性丧失。在DKD模型及患者中，KRT18表达水平升高且随疾病分期递增，而KRT5表达则无明显变化。沉默KRT18可降低H3K18la和H3K27la水平，过表达则使其升高。综上所述，KRT18作为乳酸转移酶，直接对H3K18和H3K27进行乳酸化。（图5）
图5：KRT18作为乳酰转移酶，在糖尿病肾病中乳酸化H3K18和H3K27
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沉默KRT18可降低高糖条件下细胞中Fas的表达水平及坏死性凋亡；而KRT18过表达则产生相反效应，该效应可被沉默Fas所消除。KRT18突变体（KRT183M）不影响Fas转录或坏死性凋亡。ChIP实验证实，KRT18富集于Fas启动子区域。体内实验结果表明，KRT18敲除小鼠的H3K18la、H3K27la和Fas水平均降低，坏死性凋亡与肾损伤减轻，血尿素氮（BUN）和血肌酐（Scr）水平下降。综上所述，KRT18通过催化H3K18和H3K27的乳酸化，激活Fas转录，从而触发糖尿病肾病（DKD）中的坏死性凋亡。（图6）
图6：KRT18抑制降低了糖尿病肾病模型小鼠中的H3K18la、H3K27la和Fas表达，并抑制坏死
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gRc通过竞争性结合KRT18的乳酸结合位点（ASN322、SER323、GLU326），抑制其乳酸转移酶活性，并以浓度依赖性方式降低H3K18la和H3K27la水平。体外实验表明，gRc与KRT18的结合效率高于乳酸。在细胞及DKD模型中，gRc处理可下调KRT18、H3K18la、H3K27la及Fas的表达，抑制坏死性凋亡，减轻肾损伤，并降低血尿素氮（BUN）和血肌酐（Scr）水平（图7）。此外，gRc处理还能降低DKD模型小鼠心肌中上述指标的水平，减轻坏死性凋亡和心脏损伤（图8）。综上所述，gRc通过拮抗KRT18介导的组蛋白乳酸化，抑制Fas转录与坏死性凋亡，从而改善DKD及糖尿病心肌损伤，有望成为治疗糖尿病相关并发症的有效策略。
图7：人参皂苷Rc拮抗KRT18诱导的H3K18la和H3K27la表达，抑制糖尿病肾病模型小鼠中的Fas转录和坏死
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图8：人参皂苷Rc有效缓解糖尿病肾病模型小鼠的心脏损伤
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总结
本研究揭示，高血糖通过上调H3K18la和H3K27la水平，激活Fas转录，触发坏死性凋亡，驱动DKD进展。首次鉴定KRT18为新型乳酸转移酶，直接催化H3K18和H3K27乳酸化，调控Fas转录并诱导坏死性凋亡。沉默KRT18或过表达H3-K18/27R突变体均可阻断该通路。天然化合物gRc通过竞争性结合KRT18的乳酸结合位点，抑制其酶活性，降低H3K18la、H3K27la及Fas水平，减轻坏死性凋亡与肾损伤，并改善糖尿病心肌损伤。KRT18介导的组蛋白乳酸化是DKD的关键致病机制，靶向该通路的gRc具有治疗DKD及相关并发症的潜力。
参考文献：
Zhao Q, Liu X, Yang Y, Meng F, Meng Z, Zhu M. Keratin 18 functions as a lactyltransferase to trigger necroptosis in diabetic kidney disease by modulating Fas transcription. Exp Mol Med. 2026;58(6):2007-2023. doi:10.1038/s12276-026-01737-9