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
糖尿病肾病是全球慢性肾脏病的首要病因，足细胞损伤是其疾病进展的核心驱动因素，而泛素 - 蛋白酶体系统在其中的关键调控机制尚未明确。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，于国际顶级期刊 Science Translational Medicine 发表重要研究成果。团队首次证实，去泛素化酶 USP46 在糖尿病肾病患者足细胞中表达显著下调，且与患者蛋白尿水平、肾功能减退密切相关；机制上，USP46 可通过靶向去除 TDP-43 K97 位点的 K63 型泛素化修饰，抑制其胞质转位与病理性聚集，从而维持足细胞稳态。更重要的是，团队筛选发现临床常用降糖药阿卡波糖是 USP46 的特异性激动剂，其可通过激活 USP46 发挥不依赖于降糖的肾脏保护作用，为糖尿病肾病防治提供了全新靶点与老药新用的核心依据。
糖尿病肾病（DN）是糖尿病最主要的微血管并发症之一，也是全球范围内慢性肾脏病（CKD）和终末期肾病的首要病因，其发病率伴随糖尿病患病率的攀升持续升高，给全球公共卫生体系带来沉重负担。足细胞作为肾小球滤过屏障的核心组成部分，其损伤与丢失是 DN 发生发展的中心环节，也是蛋白尿产生和肾小球硬化进展的关键驱动因素，但目前针对足细胞损伤的特异性治疗手段仍极度匮乏。泛素 - 蛋白酶体系统（UPS）是维持细胞内蛋白稳态的核心机制，已有研究证实 UPS 功能异常与足细胞损伤密切相关，然而在 DN 病理进程中，参与调控足细胞稳态的特异性 UPS 蛋白及其分子机制仍未被明确阐明。去泛素化酶 USP46 作为 UPS 系统的关键成员，已被证实参与肿瘤、神经退行性疾病等多种疾病的病理过程，但其在肾脏疾病尤其是 DN 足细胞损伤中的作用完全未知，这也成为本研究亟待解决的核心科学问题。
本研究以 “UPS 系统关键分子调控 DN 足细胞稳态” 为核心科学问题，采用临床 - 基础 - 转化相结合的系统性研究思路，层层递进解析分子机制与治疗靶点。首先，通过多中心临床队列、多组学测序与生物信息学分析，筛选出与 DN 患者蛋白尿、肾功能减退显著相关的去泛素化酶 USP46，明确其在 DN 足细胞中表达下调的临床特征；其次，构建足细胞特异性 Usp46 敲除小鼠模型，结合体外人足细胞基因编辑模型，在体内外层面明确 USP46 缺失对足细胞稳态、肾小球功能的影响，确立其在 DN 进展中的关键作用；再次，通过蛋白质组学、免疫共沉淀、位点突变等技术，解析 USP46 调控足细胞损伤的下游底物与分子机制，明确其通过靶向 TDP-43 的泛素化修饰抑制其胞质聚集的核心通路；最后，基于结构虚拟筛选技术，从临床已获批药物中筛选出 USP46 特异性激动剂阿卡波糖，通过体外细胞实验与体内动物模型，验证其肾脏保护效应及靶点依赖性，为 DN 的老药新用提供坚实的理论与实验依据。
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 表达呈疾病进展依赖性下调，其表达水平与患者 24 小时尿蛋白量呈显著负相关，与 eGFR 呈显著正相关，且在 FSGS、MN 等其他足细胞病中也存在表达下调，提示其是足细胞损伤的共性关键分子。第二，功能层面明确，足细胞特异性敲除 Usp46 的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减退显著加重，证实 USP46 是维持足细胞稳态的关键去泛素化酶。第三，机制层面解析，USP46 可直接与 TDP-43 结合，特异性去除其 K97 位点的 K63 型多聚泛素链，从而抑制 TDP-43 的胞质转位与病理性聚集，这是其调控足细胞损伤的核心分子机制。第四，转化层面发现，临床常用 α- 糖苷酶抑制剂阿卡波糖是 USP46 的特异性激动剂，其可通过激活 USP46，显著抑制足细胞 TDP-43 聚集，发挥不依赖于降糖效应的肾脏保护作用，且该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 的表达下调1. 多临床队列验证，糖尿病肾病（DN）患者肾小球 USP46 表达随疾病进展（II-IV 期）进行性下降，其表达量与 24 小时尿蛋白量呈显著负相关，与估算肾小球滤过率（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 蛋白表达较健康对照显著降低；3. 高糖处理的人足细胞中，USP46 表达呈浓度、时间依赖性下调；4. 单细胞核测序与数据库分析验证，USP46 特异性表达于正常足细胞，在 DN、局灶节段性肾小球硬化（FSGS）、膜性肾病（MN）中均下调，以 DN 中下调最为显著。
Figure 2. 足细胞特异性 Usp46 缺失可诱导白蛋白尿并加重糖尿病肾病的肾小球病变1. 成功构建足细胞特异性 Usp46 敲除（Usp46^PKO）小鼠，非糖尿病状态下该小鼠即出现自发性白蛋白尿；2. 糖尿病造模后，Usp46^PKO 小鼠白蛋白尿、血肌酐水平显著升高，系膜基质扩张、肾小球基底膜增厚、足突融合等病理损伤进一步加重，而糖化血红蛋白水平与对照组无差异；3. Usp46 缺失导致糖尿病小鼠足细胞标志蛋白（WT1、synaptopodin、NPHS2）表达显著下降，足细胞丢失加剧，明确 USP46 是维持足细胞稳态与肾小球屏障功能的关键分子。
Figure 3. USP46 缺失引发泛素蓄积与 TDP-43 聚集1. 人足细胞中敲低 USP46 可诱导足细胞损伤标志蛋白下调，同时造成细胞内泛素化蛋白大量蓄积，透射电镜观察到细胞核周围出现明显蛋白聚集体；2. 免疫荧光与核质分离实验证实，USP46 缺失会诱导 TDP-43 从足细胞核向胞质转位并发生病理性聚集；3. 过表达 USP46 可显著逆转高糖诱导的 TDP-43 胞质聚集，同时恢复足细胞标志蛋白表达，明确 USP46 对 TDP-43 亚细胞定位与聚集的直接调控作用。
Figure 4. 小鼠与人肾脏组织中 TDP-43 的胞质聚集情况1. 体内动物实验验证，Usp46^PKO 小鼠足细胞中即出现 TDP-43 胞质聚集，糖尿病状态下该表型进一步加重；2. 临床样本验证，健康人群肾组织中 TDP-43 主要定位于足细胞核内，而 DN 患者肾活检组织中，足细胞内 TDP-43 出现显著的胞质转位与聚集；3. 定量分析证实，DN 患者与糖尿病 Usp46^PKO 小鼠足细胞中胞质 TDP-43 荧光强度较对照组显著升高，在体内层面确立了 USP46 缺失与 TDP-43 聚集的因果关系。
Figure 5. 阿卡波糖被鉴定为 USP46 的激动剂1. 基于蛋白结构的虚拟筛选，从 19296 种生物活性化合物中发现阿卡波糖可同时靶向 USP46 与激活子 WDR20/WDR48 的互作界面，是潜在的 USP46 激动剂；2. 表面等离子体共振实验证实，阿卡波糖与 USP46 蛋白具有极强的结合亲和力，平衡解离常数 Kd 达 4.58 nM；3. 阿卡波糖可时间、剂量依赖性地上调人足细胞中 USP46 表达，且不影响其同源蛋白 USP12；4. 阿卡波糖可显著逆转高糖、oxLDL 诱导的足细胞损伤，抑制 TDP-43 胞质聚集，恢复足细胞标志蛋白表达，证实其对 USP46 的激活效应。
Figure 6. 阿卡波糖可抑制 db/db 小鼠足细胞损伤，减轻白蛋白尿与肾小球病变1. 药代动力学显示，皮下注射阿卡波糖可在小鼠肾脏中达到远高于口服给药的药物浓度；2. 12 周干预实验证实，皮下注射阿卡波糖不影响 db/db 小鼠的体重、血糖与糖化血红蛋白水平，但可剂量依赖性地降低尿白蛋白肌酐比与血肌酐水平，肾脏保护效应优于口服给药；3. 病理检测显示，皮下注射阿卡波糖可显著减轻 db/db 小鼠肾小球系膜扩张、足突融合与基底膜增厚，恢复肾小球 USP46 表达，减少足细胞丢失，明确其不依赖降糖的直接肾脏保护作用。
Figure 7. 阿卡波糖对糖尿病肾病的治疗效应依赖于小鼠肾小球 USP461. 在对照 Usp46^fl/fl 糖尿病小鼠中，阿卡波糖可显著降低蛋白尿、改善肾功能、减轻肾小球病理损伤、减少足细胞丢失，发挥稳定的肾脏保护作用；2. 在足细胞特异性 Usp46 敲除的糖尿病小鼠中，阿卡波糖的上述所有治疗效应均完全消失；3. 阿卡波糖干预不影响各组小鼠的血糖与糖化血红蛋白水平，最终证实阿卡波糖对糖尿病肾病的肾脏保护作用完全依赖于足细胞 USP46 的表达。
本研究首次系统阐明了去泛素化酶 USP46 在糖尿病肾病足细胞稳态维持与损伤调控中的关键作用，解析了 “USP46 缺失 - TDP-43 K97 位点泛素化异常 - 胞质聚集 - 足细胞损伤” 的全新病理通路，打破了 TDP-43 聚集仅与神经退行性疾病相关的传统认知，拓展了其在肾脏疾病中的病理意义。更具临床价值的是，研究首次发现临床常用降糖药阿卡波糖是 USP46 的特异性激动剂，证实其可通过靶向 USP46 发挥不依赖降糖的直接肾脏保护作用，为糖尿病肾病的防治提供了全新的靶点，也为阿卡波糖的老药新用提供了坚实的循证医学证据，具有重要的临床转化价值。同时，本研究也存在两方面局限性：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，其下游通路仍需进一步完善；其二，仅评估了皮下注射阿卡波糖在肾脏中的分布与治疗效应，未探究其在其他器官中的分布情况，也未开展临床研究验证其在人体中的肾脏保护效应与最佳给药方式，相关内容仍需后续研究进一步探索。
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.
