南京大学医学院附属金陵医院2026年3月发表14.7分Science子刊:揭示阿卡波糖通过激活USP46改善糖尿病肾病足细胞损伤的全新机制
糖尿病肾病（DN）是全球慢性肾脏病的首要病因，足细胞损伤是其发生发展的核心病理环节，而介导该过程的泛素 - 蛋白酶体系统（UPS）关键分子尚未明确。南京大学医学院附属金陵医院国家肾脏疾病临床医学研究中心刘志红院士、蒋松教授团队，在 Science Translational Medicine 发表重要研究成果。该研究首次证实去泛素化酶 USP46 是维持足细胞稳态的关键分子，DN 患者足细胞中 USP46 表达显著下调，且与蛋白尿水平负相关。研究阐明 USP46 缺失会诱发 TDP-43 胞质转位与聚集，进而导致足细胞损伤；同时突破性发现临床常用降糖药阿卡波糖是 USP46 的选择性激动剂，其可通过激活 USP46，以不依赖降糖的方式显著缓解 DN 模型小鼠的足细胞损伤、肾小球病变与蛋白尿，为糖尿病肾病防治提供了全新靶点与转化策略。
糖尿病肾病（DN）是全球慢性肾脏病（CKD）的首要发病原因，其发病率随糖尿病患病率的攀升持续升高，是导致终末期肾病的核心诱因，也是糖尿病患者心血管事件与死亡的独立危险因素。肾小球滤过屏障的结构与功能损伤是 DN 进展的核心环节，其中足细胞作为肾小球滤过屏障的关键组成部分，其损伤与丢失是 DN 发生发展的始动因素和核心病理标志。泛素 - 蛋白酶体系统（UPS）是维持细胞蛋白稳态的核心体系，已有研究证实 UPS 功能异常与足细胞损伤密切相关，但介导 DN 足细胞损伤的特异性 UPS 关键分子仍未明确。去泛素化酶 USP46 已被证实参与肿瘤、发育、炎症等多种病理生理过程，但其在肾脏疾病，尤其是 DN 足细胞损伤中的作用与机制完全未知。此外，临床常用 α- 葡萄糖苷酶抑制剂阿卡波糖，除降糖外还被报道具有多器官保护效应，但其肾脏保护的非降糖机制尚未阐明，本研究围绕上述科学空白展开系统探索。
本研究遵循 “临床发现 - 功能验证 - 机制解析 - 靶点干预 - 转化验证” 的全链条转化医学研究思路。首先，基于 DN 患者肾小球转录组数据库，筛选出与蛋白尿水平负相关的关键去泛素化酶 USP46，通过多中心临床队列、单细胞测序数据与动物模型，明确 USP46 在 DN 足细胞中的表达特征与临床相关性。其次，构建足细胞特异性 Usp46 敲除小鼠模型，结合体外足细胞基因干预实验，明确 USP46 缺失对足细胞稳态、蛋白尿与 DN 肾小球病变的调控作用。随后，通过蛋白质组学、泛素化组学与分子生物学实验，解析 USP46 调控足细胞损伤的下游底物与分子机制，明确其对 TDP-43 泛素化修饰与胞质聚集的调控作用。进而，通过基于结构的虚拟筛选，鉴定出 USP46 的小分子激动剂阿卡波糖，在体外验证其靶点结合与激活效应。最后，通过不同给药方式的动物体内实验，结合靶点敲除模型，验证阿卡波糖肾脏保护的药效、靶点依赖性与非降糖机制，为临床转化提供充分的理论与实验依据。
本研究取得了四项核心研究结果。第一，临床层面证实 DN 患者肾小球足细胞中 USP46 表达显著下调，其表达水平与患者尿蛋白量呈负相关、与肾功能呈正相关，且随 DN 疾病进展进行性降低，同时在 FSGS、MN 等足细胞病中也存在下调，提示其是足细胞损伤的共性关键分子。第二，功能层面证实足细胞特异性 Usp46 敲除小鼠会出现自发性白蛋白尿，糖尿病状态下足细胞损伤、肾小球病变与肾功能损伤显著加重，明确了 USP46 是维持足细胞稳态的关键保护分子。第三，机制层面首次阐明 USP46 可直接与 TDP-43 结合，特异性去除其 K97 位点的 K63 型多聚泛素化修饰，进而抑制 TDP-43 的胞质转位与病理性聚集，最终维持足细胞稳态。第四，转化层面首次发现临床常用降糖药阿卡波糖是 USP46 的选择性激动剂，其可直接结合并激活 USP46，皮下注射给药可在不影响血糖的前提下，显著缓解糖尿病小鼠的足细胞损伤、蛋白尿与肾小球病变，且该治疗效应完全依赖于足细胞 USP46 的表达。
Figure 1. 糖尿病状态下足细胞中 USP46 的表达显著下调1. 多临床队列验证，DN 患者肾小球 USP46 表达随疾病进展（II-IV 期）进行性降低，与 24 小时尿蛋白量呈显著负相关，与 eGFR 呈显著正相关；2. 免疫荧光证实 DN 患者、db/db 糖尿病小鼠足细胞中 USP46 蛋白表达显著下降；3. 高糖刺激可浓度、时间依赖性地下调体外培养人足细胞的 USP46 表达；4. 单细胞测序数据验证 USP46 特异性表达于足细胞，其下调也见于局灶节段性肾小球硬化（FSGS）、膜性肾病（MN）等足细胞病，以 DN 中最为显著。
Figure 2. 足细胞特异性 Usp46 缺失导致小鼠自发性白蛋白尿并加重糖尿病状态下的肾小球病变1. 成功构建足细胞特异性 Usp46 敲除（Usp46PKO）小鼠，该小鼠出现自发性白蛋白尿，体重、血糖与对照小鼠无差异；2. 诱导糖尿病后，Usp46PKO 小鼠尿白蛋白肌酐比（UACR）、血肌酐水平显著升高，糖化血红蛋白无差异；3. 病理与超微结构显示，Usp46 缺失显著加重糖尿病小鼠肾小球系膜基质扩张、基底膜增厚、足突融合；4. 足细胞标志分子 WT1、synaptopodin、NPHS2 表达显著降低，足细胞丢失加剧，明确 USP46 对足细胞稳态的关键保护作用。
Figure 3. USP46 缺失引发足细胞内泛素累积与 TDP-43 的胞质转位及聚集1. 体外敲低人足细胞 USP46 可直接导致足细胞标志分子表达下调，诱发足细胞损伤；2. USP46 缺失造成足细胞内泛素化蛋白大量累积，透射电镜观察到核周出现明显蛋白聚集体；3. 免疫荧光与核质分离实验证实，USP46 缺失会导致 TDP-43 从细胞核向胞质转位并形成病理性聚集体；4. 过表达 USP46 可显著逆转高糖诱导的 TDP-43 胞质聚集与足细胞损伤。
Figure 4. TDP-43 在 Usp46 缺失小鼠、糖尿病小鼠及 DN 患者肾组织足细胞中发生胞质聚集1. 非糖尿病 Usp46PKO 小鼠足细胞中即出现 TDP-43 胞质聚集，糖尿病状态下该现象进一步加剧；2. DN 患者肾活检组织中，足细胞内 TDP-43 胞质聚集水平较健康对照显著升高；3. 定量分析验证了 Usp46 缺失、糖尿病状态与足细胞 TDP-43 胞质聚集的因果关联。
Figure 5. 阿卡波糖被鉴定为 USP46 的特异性激动剂1. 基于晶体结构对 19296 种生物活性化合物虚拟筛选，发现阿卡波糖可同时靶向 WDR20-USP46、WDR48-USP46 互作界面，排名居前；2. 表面等离子体共振证实阿卡波糖与 USP46 具有强结合亲和力，平衡解离常数 Kd 达 4.58 nM；3. 阿卡波糖可时间、浓度依赖性地上调足细胞 USP46 表达，且不影响其同源分子 USP12，具有特异性；4. 阿卡波糖可逆转高糖诱导的足细胞损伤，显著抑制 TDP-43 胞质转位与聚集。
Figure 6. 阿卡波糖可抑制 db/db 糖尿病小鼠足细胞损伤，减轻白蛋白尿与肾小球病变1. 皮下注射阿卡波糖较灌胃给药，可在小鼠肾组织中达到更高药物浓度；2. 皮下注射阿卡波糖不影响小鼠体重、血糖与糖化血红蛋白，灌胃给药则显著降低血糖相关指标；3. 阿卡波糖可剂量依赖性降低 db/db 小鼠 UACR 与血肌酐，皮下注射的肾脏保护效应显著优于灌胃；4. 阿卡波糖可显著缓解小鼠肾小球系膜扩张、足突融合，减少足细胞丢失，恢复肾小球 USP46 与 WT1 的表达。
Figure 7. 阿卡波糖对糖尿病肾病的治疗效应依赖于肾小球足细胞 USP461. 皮下注射阿卡波糖可显著改善糖尿病对照小鼠的白蛋白尿、肾功能损伤与肾小球病理病变；2. 对于足细胞特异性 Usp46 敲除小鼠，无论是否合并糖尿病，阿卡波糖均无法发挥肾脏保护效应；3. 各组小鼠血糖、糖化血红蛋白无显著差异，证实阿卡波糖的肾脏保护作用完全依赖于足细胞 USP46，且独立于其降糖效应。
本研究首次揭示了去泛素化酶 USP46 在糖尿病肾病足细胞稳态维持中的核心作用，阐明了 “USP46 缺失 - TDP-43 K97 位点泛素化异常 - 胞质聚集 - 足细胞损伤” 的全新病理机制，突破性发现临床常用药物阿卡波糖是 USP46 的特异性激动剂，证实其可通过激活 USP46，以不依赖降糖的方式发挥肾脏保护效应。该研究不仅填补了 DN 足细胞 UPS 调控机制的研究空白，发现了 DN 防治的全新靶点 USP46，同时实现了老药新用的重大突破，为阿卡波糖在 DN 临床防治中的拓展应用提供了坚实的理论与实验依据，具有重要的科学价值与临床转化意义。本研究仍存在两方面局限性：其一，未构建稳定的 USP46 敲除足细胞系，未能通过蛋白质组与泛素化组学全面解析 USP46 在足细胞中的全部底物与调控网络，其下游调控机制仍需进一步完善；其二，仅评估了皮下注射阿卡波糖在肾脏中的分布与药效，未探究其在其他器官的分布情况，也未评估该给药方式的长期安全性，为后续临床转化研究留下了待完善的内容。
参考文献
Hou Q, Huang G, Kan S, Yang R, Ma Z, Zhu X, Zeng C, Jiang S, Liu Z. Acarbose ameliorates podocyte injury and glomerular lesions in diabetic nephropathy through USP46 activation. Sci Transl Med. 2026 Mar 11;18(840):eads4585. doi: 10.1126/scitranslmed.ads4585. Epub 2026 Mar 11. PMID: 41811985.
