组蛋白甲基化转移酶SMYD2在糖尿病肾病中的作用及机制研究

Diabetic nephropathy (DN) is a major cause of chronic renal failure due to renal fibrosis. Currently，there is no available approach to prevent and treat DN because the pathogenesis of DN is unclear. Recently, we have found that SMYD2，a critical histone methyltransferase, is highly expressed in activated renal fibroblasts and cultured renal tubular epithelial cells with epithelial-to-mesenchymal transition (EMT), and in the kidney of DN mice with kidney fibrosis. Furthermore, pharmaceutical inhibition of SMYD2 could significantly attenuate the activation of the renal fibroblasts and the EMT of renal tubular epithelial cells induced by serum or transforming growth factor-β1 in vitro. This suggests that SMYD2 methylation may play a critical role in development and progression of DN, but its specific mechanism is not yet clear. By SMYD2 inhibition via SMYD2 inhibitor, SMYD2 knockout and SMYD2 siRNA in a murine model of DN, activated renal fibroblasts and EMT renal tubular epithelial cells induced by high glucose. we will (1) evaluate the effect of SMYD2 inhibition on the renal dysfunction and pathogenesis of DN; (2) explore the role and molecular mechanisms of SMYD2-elicited activation and proliferation of fibroblasts and EMT of renal tubular epithelial cells; (3) elucidate the role and mechanisms of SMYD2 in regulating DN-elicited renal fibrosis. Therefore, the successful completion of this project will lay down the ground work for identification of novel targets for treatment of DN-elicited renal fibrosis and development of epigenetic drugs for preventing and treating DN.

糖尿病肾病(DN)已成为导致慢性肾衰竭的主要原因，其发病机制仍未完全阐明，目前尚无有效治疗措施。我们前期研究发现：组蛋白甲基化转移酶SMYD2在体外血清/转化生长因子诱导活化的肾成纤维细胞、发生上皮-间充质转分化（EMT）的肾小管上皮细胞（TECs）及DN小鼠肾组织中高表达，SMYD2抑制剂可抑制肾成纤维细胞活化及TECs发生EMT。提示SMYD2可能调控DN肾纤维化发生发展，但其具体机制尚不清楚，迄今亦未见相关文献报道。本研究拟利用DN小鼠模型、高糖培养的肾成纤维细胞和TECs，通过基因敲除、药物抑制和siRNA基因沉默等，首先评估抑制SMYD2对DN小鼠肾功能及肾脏病理改变的影响；其次探讨SMYD2对肾成纤维细胞增殖活化及肾小管EMT的作用和机制；最后阐明SMYD2在DN中的作用和机制。本研究有望首次明确SMYD2对DN肾纤维化的作用及分子机制，为DN防治探寻新靶点和研发新药奠定基础。

糖尿病肾病（DN）是糖尿病(DM)最严重的微血管并发症，未得到及时治疗的DN患者最终进展为终末期肾衰竭（ESRD）。肾脏纤维化作为DN发展为ESRD的重要途径，表现为肾成纤维细胞增殖活化、肾小管上皮细胞（RTECs）上皮-间充质转换（EMT）及细胞外基质（ECM）过度沉积等。赖氨酸甲基转移酶SMYD2在体外血清/转化生长因子诱导活化的肾成纤维细胞、发生EMT的RTECs及DN小鼠肾组织中高表达，SMYD2抑制剂可抑制肾成纤维细胞活化及RTECs发生EMT，提示SMYD2可能是调控DN肾纤维化的重要因子，但其具体机制尚不清楚。SMYD2可甲基化组蛋白和非组蛋白蛋白，如组蛋白H3K4、转录因子NF-κB及STAT3等，然而SMYD2在DN中的作用和机制尚未有研究报道。故本项目以DM小鼠模型、RTECs特异性敲除Smyd2的DM小鼠模型以及体外高糖培养的肾成纤维细胞及RTECs为研究对象，通过SMYD2抑制剂干预及Smyd2基因敲除，利用生物化学、病理学、免疫学及分子生物学等技术，分析SMYD2、ECM蛋白、EMT以及相关信号通路指标的表达变化，明确SMYD2在DN肾纤维化中的作用；在体外水平探讨SMYD2对高糖培养的肾成纤维细胞增殖、活化中的作用及机制以及SMYD2对高糖培养的RTECs发生EMT中的作用及机制。结果表明：抑制SMYD2可缓解DN的肾损伤及减轻肾脏纤维化，降低肾组织中ECM成分蛋白表达及缓解EMT，机制可能与抑制TGF-β1/Smad3、STAT3、NF-κB信号通路的激活相关。RTECs特异性敲除Smyd2可缓解DN的肾纤维化，抑制肾组织中ECM成分蛋白表达；高糖环境下，抑制肾成纤维细胞及RTECs中SMYD2的表达，肾成纤维细胞的活化被抑制，下调ECM成分蛋白表达，缓解RTECs的EMT，机制可能与抑制TGF-β1/Smad3、STAT3、NF-κB信号通路的激活相关。综上，本研究明确了SMYD2在DN肾纤维化中发挥重要促进作用，其机制主要为SMYD2通过甲基化组蛋白H3K36me3和H3K4me3，激活TGF-β1/Smad3、STAT3及NF-κB信号通路，诱导肾成纤维细胞增殖活化和RTECs发生EMT，进而导致ECM沉积，促进DN肾纤维化发生发展。本研究将为SMYD2作为DN治疗新靶点提供理论依据和实验基础。