Nε-(羧甲基)-L-赖氨酸通过RAGE/AMPK介导的肾小管脂质吞噬功能障碍，加剧糖尿病小鼠的肾脂毒性

《Food Bioscience》：Nε-(carboxymethyl)-L-lysine exacerbates renal lipotoxicity via RAGE/AMPK-mediated renal tubular lipophagy impairment in diabetic mice

　　

董一军|李鹏|戴杰|秦佳苗|何岚|吴涛|刘夏蕾|赵振环|赵琳娜

中国湖北省武汉市武汉大学公共卫生学院营养系

摘要

饮食中的高级糖基化终产物（AGEs）会在肾脏中积累，并被认为与糖尿病肾病（DKD）的进展有关，但其直接的肾毒性仍不清楚。本研究旨在探讨Nε-(羧甲基)-L-赖氨酸（CML）这种代表性饮食AGEs的肾毒性作用，以及花青素-3-O-葡萄糖苷（C3G）的潜在保护作用。给予CML（0.5、1和2毫克/千克/天，持续12周）会剂量依赖性地加重糖尿病小鼠的肾损伤，表现为尿蛋白排泄增加和组织病理学损伤。此外，在接受CML处理的糖尿病小鼠中观察到肾小管脂质积累，而在暴露于高葡萄糖和棕榈酸的人类肾小管上皮（HK-2）细胞中也观察到了类似的变化。从机制上看，CML增加了RAGE的表达并抑制了AMPK的磷酸化，同时伴随着脂质吞噬相关功能的受损，表现为LC3-II/LC3-I比率降低和p62积累增加。抑制RAGE或激活AMPK可以改善脂质吞噬相关指标并减少脂质积累，这支持了RAGE/AMPK轴在其中的作用。此外，C3G部分缓解了这些变化。总体而言，这些发现表明饮食中的CML通过RAGE/AMPK介导的脂质吞噬功能障碍加重了糖尿病肾损伤。

引言

近几十年来，糖尿病的全球患病率显著增加。糖尿病肾病（DKD）是糖尿病的主要微血管并发症之一，影响了大约40%的糖尿病患者，是终末期肾病和肾衰竭的主要原因（Alicic等人，2017年）。鉴于其隐匿的发病方式和进行性特点，早期识别可改变的风险因素对于延缓疾病进展至关重要（Zhao等人，2025年）。

饮食因素越来越被认为是导致肾功能障碍的重要因素（He等人，2021年；van Westing等人，2020年）。除了高脂肪、高糖和高盐等传统饮食风险因素外，与食品工业化相关的新饮食风险因素也引起了越来越多的关注（Hariharan等人，2022年）。因此，识别具有潜在肾毒性的饮食因素非常重要。

在食品热加工过程中形成的高级糖基化终产物（AGEs）与代谢和肾脏疾病有关（Del Turco & Basta，2012年；Inan-Eroglu等人，2020年；Rowan等人，2018年）。其中，某些稳定的AGEs成分可能在介导组织损伤方面比总AGEs发挥更重要的作用。

在各种饮食和内源性AGEs中，Nε-(羧甲基)-L-赖氨酸（CML）是研究最广泛的赖氨酸衍生物之一，主要存在于食物中。它被广泛用作总饮食AGEs暴露的重要标志物（Twarda-Clapa等人，2022年）。此外，据报道AGEs在肾脏系统中主要以游离CML的形式存在（Hellwig等人，2024年；Shantharam等人，2014年）。然而，特别是在糖尿病条件下，饮食CML的剂量依赖性肾毒性仍不清楚。花青素是深色水果和蔬菜中丰富的水溶性黄酮类化合物（Lu等人，2024年；Nistor等人，2022年）。先前的研究表明花青素具有抗糖尿病和肾保护作用（Al-Awwadi等人，2005年；Li等人，2022年）。然而，它们是否能够减轻CML引起的肾毒性仍不清楚。

在这项研究中，我们系统评估了在高脂肪饮食联合链脲佐菌素（STZ）注射诱导的糖尿病小鼠模型中CML的剂量依赖性肾毒性，并阐明了暴露于高葡萄糖和棕榈酸的HK-2细胞中的分子机制。我们还评估了C3G的潜在保护作用。

章节片段

动物模型和研究设计

本研究共使用了48只5周大的雄性C57BL/6J小鼠（体重20 ± 1克），购自中国武汉的Shulaibao（武汉）生物技术有限公司（Zhang等人，2023年）。经过一周的适应期后，小鼠被随机分为非糖尿病对照组（CON，n = 8）和糖尿病模型组（DM，n = 40）。通过喂食高脂肪饮食（60%的热量来自脂肪）4周后，随后腹腔注射链脲佐菌素（STZ，50毫克/千克/天，5

高剂量CML加重了糖尿病小鼠的肾损伤和组织病理学异常

首先评估CML是否加重了糖尿病小鼠的肾损伤，检查了肾功能指标和组织病理学变化。与对照组相比，糖尿病小鼠的尿蛋白排泄显著增加（1.900 vs. 1.039，P < 0.05），并且在DM+H-CML组中这种增加更为明显（3.190 vs. 1.900，P < 0.0001；图1A）。血尿素氮（BUN）也表现出类似的趋势，DM+H-CML组的水平高于对照组和DM组（4.285 vs. 1.007，P

讨论

本研究表明，饮食中的CML加重了糖尿病小鼠的肾小管损伤和脂质沉积，高剂量组的改变最为明显，而C3G部分缓解了这些异常。结合体内和体外的研究结果，我们的数据进一步表明高剂量CML与脂质吞噬相关活动的改变、线粒体功能障碍以及RAGE/AMPK相关信号通路的变化有关。这些发现扩展了现有的

结论

饮食中的CML与肾小管上皮细胞中的脂质吞噬相关功能受损和RAGE/AMPK信号通路改变有关。这种脂质清除能力的下降促进了LD的积累，并伴随着肾功能的下降。CML通过促进线粒体功能障碍和氧化应激进一步加重了细胞损伤。相比之下，C3G通过改善脂质吞噬相关指标和减少肾小管细胞中的脂质积累部分缓解了这些变化。

CRediT作者贡献声明

赵振环：撰写 – 审稿与编辑。赵琳娜：撰写 – 审稿与编辑、监督、概念构思。秦佳苗：项目管理。何岚：项目管理。吴涛：项目管理。刘夏蕾：软件操作。李鹏：项目管理。戴杰：概念构思。董一军：撰写 – 初稿、正式分析、数据管理

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。