慢性肾脏病（CKD）现已成为威胁人类健康的重大疾病之一，影响着全球约10%的人口。在CKD病程中，肾脏纤维化是CKD发展为终末期肾病的主要病理基础。既往研究表明，肾脏纤维化受多种因素影响，炎性细胞浸润、小管细胞萎缩、代谢异常等均会促进肾组织纤维化。因此，深入探究肾脏纤维化发病机制并找寻干预靶点对于延缓CKD进展、提高患者生存质量至关重要。基于此，2024年4月，来自四川大学华西医院的马良/付平团队在Nature Communications上发表题为“Inhibition of ACSS2-mediated histone crotonylation alleviates kidney fibrosis via IL-1β-dependent macrophage activation and tubular cell senescence”的文章，研究发现代谢酶ACSS2介导纤维化中小管上皮细胞组蛋白赖氨酸巴豆酰化（Kcr）的异常升高，而靶向ACSS2可以有效缓解肾纤维化进程，为临床CKD的治疗提供了新的思路。

蛋白质翻译后修饰 (PTM)可以改变蛋白质功能从而影响许多生物学过程。近年来随着质谱技术的不断进步，多种蛋白质翻译后修饰被逐渐鉴别并研究。赖氨酸巴豆酰化 (Kcr)自被发现以来，认为其主要与基因转录活性相关，然而Kcr在肾脏疾病中的功能及作用机制却鲜少有研究报道。因此，为探索蛋白质巴豆酰化在人类肾脏中的作用，作者首先在多例CKD患者肾切片上进行组织学验证。结果显示，CKD患者整体Kcr水平显著高于正常肾脏，且与肾功能密切相关，此外，Kcr主要定位于小管上皮细胞（TEC）中。作者在后续的实验中，通过输尿管梗阻（UUO）模型进一步证实，Kcr的修饰水平在肾纤维化过程中显著升高。鉴于不同的组蛋白赖氨酸修饰可能发挥不同的作用，作者进一步验证发现在不同肾纤维化模型中，H3K9cr水平均显著升高，而H3K9ac水平相对稳定，因此H3K9cr可能在肾脏纤维化中发挥更重要的生物学作用。（图1）

图1 肾纤维化中组蛋白Kcr水平增加

组蛋白氨基酸残基位点处不同修饰由多种代谢酶介导，为进一步探究肾纤维化中调节H3K9cr/H3K9ac的具体机制。作者通过筛选巴豆酰化/乙酰化相关调节因子，首先在体外模型中对多种代谢酶进行筛选，结果显示过表达 ACSS2显著提高了 H3K9cr水平，而不影响H3K9ac修饰水平，提示ACSS2可能在此过程中扮演重要角色。为进一步证实ACSS2 介导H3K9cr在肾脏纤维化中的作用，作者构建了ACSS2-/-小鼠及小管特异性ACSS2敲除小鼠（ACSS2tecKO）。在上述小鼠中构建UUO及叶酸诱导肾纤维化模型后，数据显示ACSS2整体或者小管特异性缺失后，均可以有效缓解小鼠肾脏纤维化，同时异常升高的H3K9cr水平也明显下调，表明ACSS2的缺失对于缓解肾纤维化具有潜在治疗意义。（图2）

图2 ACSS2缺失可降低H3K9cr水平并减轻小鼠肾脏纤维化

为探究H3K9cr促进肾纤维化的生物学机制，作者对小鼠肾组织进行转录组学及H3K9cr ChIP测序分析。数据表明H3K9cr与纤维化中基因表达存在较强相关性，同时基因功能注释显示纤维化肾脏中细胞因子介导的相关通路被显著富集。这其中白细胞介素1（IL-1β）通路中相关基因在纤维化肾脏中表达增加，而在ACSS2缺失后下调，提示IL-1β可能是ACSS2-H3K9cr调控过程中的重要生物学响应分子，这一调节机制在后续体内、外实验中得到证实。（图3）

图3 H3K9cr促进纤维化肾脏中的IL-1β产生

为研究H3K9cr衍生的IL-1β在肾纤维化中发挥的具体生物学功能，作者分别在体外巨噬细胞及小管细胞中验证其功能。结果显示IL-1β的施加不仅促进巨噬细胞的活化，同时还加速小管细胞的衰老及损伤，而在使用IL-1β抗体后，上述细胞生物学变化均受到明显抑制。此外，作者在小鼠体内注射IL-1β抗体后，观察到小鼠肾纤维化得到显著改善，这与上述体外实验结论相吻合。（图4）

图4 IL-1β抗体治疗可减轻小鼠肾脏纤维化

来源：KidneyCode