慢性腎臟病（CKD）正成為一個全球性的公共衛生挑戰，其進展至終末期腎�。‥SRD）往往伴隨著腎臟功能的不可逆喪失。在這一進程中，腎纖維化扮演著“核心推手”的角色，表現為細胞外基質在腎間質中過度沉積、腎小管萎縮和炎癥細胞浸潤。雖然人們已意識到炎癥和代謝異常在其中至關重要，但連接代謝、表觀遺傳和炎癥的具體“橋梁”分子及其運作機制，仍是籠罩在迷霧中的未解之謎。

近年來，細胞代謝方式的改變——即代謝重編程——在疾病發展中的作用越來越受關注。具體到腎臟，當腎小管上皮細胞受損時，它們會從依賴脂肪酸氧化的“節能模式”，切換到依賴糖酵解的“高速模式”，即使氧氣充足，也大量分解葡萄糖產生乳酸，這種現象類似于癌細胞中的“瓦博格效應”。這種代謝轉變被認為是驅動腎纖維化的重要一環。那么，這個“高速檔”是由誰、又是如何被卡住的呢？糖酵解通路中的關鍵“限速酶”們，自然是首要的懷疑對象。

其中，肌肉型磷酸果糖激酶（PFKM）是糖酵解通路的核心限速酶之一，它像一道重要的閘門，調控著糖酵解的流速。已有研究暗示PFKM在腫瘤、心肌纖維化等疾病的代謝重編程中扮演著關鍵角色，但在腎纖維化這個“戰場”上，它是否出場、扮演何種角色，仍是一片空白。與此同時，一個2019年才被發現的新型表觀遺傳修飾——組蛋白乳酸化，正吸引著科學家的目光。乳酸，這個傳統上被認為是糖酵解“廢料”的分子，搖身一變成為了能通過修飾組蛋白來調控基因表達的“信號分子”。其中，組蛋白H3第18位賴氨酸的乳酸化（H3K18la）是目前研究最多、功能最為明確的位點之一，在多種纖維化和炎癥性疾病中被報道。一個大膽的猜想就此產生：在腎纖維化中，高表達的PFKM是否通過“猛踩油門”加速糖酵解，產生大量乳酸，乳酸又通過修飾H3K18la來改寫某些促纖維化、促炎癥基因的“劇本”，最終導致腎臟的“疤痕”形成？這正是本研究試圖揭示的、串聯“代謝-表觀遺傳-炎癥”的神秘軸心。

為了回答上述問題，研究人員構建了多層次的實驗體系。首先，他們通過分析來自CKD患者的臨床基因表達數據庫（GEO），尋找PFKM表達與纖維化標記物的相關性。在體內，他們利用葉酸（FA）腹腔注射建立了小鼠腎纖維化模型，并通過腎實質原位注射攜帶腎小管上皮細胞特異性啟動子（KSP1.3）的9型腺相關病毒（AAV9）載體，精準地在小鼠腎小管中實現PFKM的敲低或過表達，以探究其因果作用。在體外，他們使用轉化生長因子-β1（TGF-β1）刺激人腎小管上皮細胞（HK-2）來模擬纖維化環境。研究綜合運用了組織學染色、代謝分析（檢測乳酸水平、細胞外酸化率和耗氧率）、轉錄組測序（RNA-seq）、以及新型的表觀基因組學技術（CUT&Tag和染色質免疫共沉淀-定量聚合酶鏈反應，ChIP-qPCR）來深入探索其分子機制。

通過分析GSE175759和GSE66494等臨床數據庫，研究人員發現，在IgA腎病、糖尿病腎病等CKD患者的腎組織中，PFKM的信使RNA水平顯著高于對照組，并且與纖維化核心標志物纖連蛋白（FN）、III型膠原α1鏈（Col3a1）等的表達呈顯著正相關。在FA誘導的小鼠腎纖維化模型中，PFKM的mRNA和蛋白水平隨著纖維化進展而時間依賴性上調，在第14天達到峰值，其表達主要定位于腎小管，且升高趨勢與天狼星紅染色顯示的膠原沉積增加同步。這提示PFKM與腎纖維化的發生發展密切相關。

通過功能獲得與功能喪失實驗，研究人員明確了PFKM在腎纖維化中的“促纖維化”作用。具體來說，在FA誘導的纖維化小鼠中，特異性敲低腎小管上皮細胞的PFKM，能夠顯著減輕腎小管損傷和腎間質膠原沉積，降低血清肌酐和尿素氮水平，同時下調纖維化標志物α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）、FN的表達，而上皮標志物E-鈣粘蛋白（E-cad）的表達則得以恢復。相反，在腎小管中過表達PFKM則會加劇FA誘導的上述所有纖維化表型和腎功能損傷。這些結果強有力地證明，PFKM是腎纖維化的一個正向調控因子。

機制探索的第一步，研究人員證實了PFKM的“代謝驅動”功能。在FA誘導的纖維化小鼠腎臟和TGF-β1刺激的HK-2細胞中，PFKM的敲低能夠降低乳酸含量，并下調糖酵解相關基因（如缺氧誘導因子-1α, HIF-1α；己糖激酶2, HK2；乳酸脫氫酶A, LDHA）的表達。細胞能量代謝分析（Seahorse）顯示，PFKM敲低可以部分恢復TGF-β1所抑制的線粒體耗氧率（OCR），并減弱其增強的細胞外酸化率（ECAR，代表糖酵解水平）。而過表達PFKM則產生完全相反的效果，加劇了糖酵解重編程。更重要的是，當使用糖酵解抑制劑2-脫氧-D-葡萄糖（2-DG）干預時，PFKM過表達所加劇的纖維化表型被顯著抑制，這表明PFKM的促纖維化作用是糖酵解依賴性的。

為了探尋PFKM下游的信號通路，研究人員對小鼠腎組織進行了RNA-seq分析。基因集富集分析（GSEA）顯示，在PFKM敲低的纖維化小鼠腎臟中，炎癥反應通路，特別是核因子-κB（NF-κB）信號通路被顯著下調。后續實驗驗證了這一發現：PFKM敲低能夠降低纖維化腎臟中促炎因子（如IL-1β、TNF-α、IL-6）和NF-κB通路關鍵基因（Rela, Relb, Ikbkb）的mRNA水平，并減少NF-κB通路中關鍵蛋白的磷酸化激活（如p-IκBα, p-IKKα/β, p-P65）。免疫組化也顯示PFKM敲低減少了腎臟中IL-1β的表達和巨噬細胞（F4/80陽性）浸潤。反之，PFKM過表達則增強NF-κB通路激活。在細胞實驗中，NF-κB抑制劑BAY 11-7082能夠逆轉PFKM過表達導致的α-SMA和IL-1β水平升高，證實了PFKM的促炎作用依賴于NF-κB通路的激活。

最后，研究揭示了連接“代謝”與“表觀遺傳/炎癥”的關鍵環節。研究人員發現，在FA誘導的纖維化腎臟中，組蛋白H3K18la的修飾水平顯著升高，而PFKM敲低可使其降低。免疫熒光顯示H3K18la的升高主要發生在高表達PFKM的腎小管上皮細胞中。為了在全基因組范圍內找到H3K18la的調控靶點，研究人員采用了CUT&Tag技術。分析發現，在FA誘導的小鼠腎臟中，H3K18la的結合峰在基因啟動子區域顯著富集。特別值得注意的是，在NF-κB家族的核心基因中，Rela（編碼p65蛋白）的啟動子區域出現了顯著的H3K18la結合峰。這一發現被ChIP-qPCR實驗進一步證實：FA誘導增強了H3K18la在Rela啟動子區域的富集，而PFKM敲低則抑制了這種富集。在細胞水平，當敲低PFKM時，H3K18la和p-P65的水平下降，而補充外源性乳酸可以部分逆轉這種下降。這完整地串聯起了整個通路：PFKM驅動糖酵解產生乳酸，乳酸作為前體促進了H3K18la修飾，該修飾特異性地富集于Rela基因啟動子，激活其轉錄，進而導致NF-κB通路持續活化，最終加劇炎癥和纖維化。

本研究系統性地揭示了糖酵解關鍵酶PFKM在腎纖維化中的新型致病機制。研究首次證實，PFKM在纖維化腎臟的腎小管上皮細胞中高表達，并通過一個清晰的“糖酵解-乳酸-H3K18la-NF-κB”級聯軸心，驅動腎纖維化的進展。具體而言，PFKM上調驅動了糖酵解重編程和乳酸積累；累積的乳酸促進了組蛋白H3K18la修飾；該修飾通過直接結合并激活NF-κB核心亞基Rela的轉錄，導致NF-κB通路持續活化，從而加劇腎臟炎癥與纖維化。

這一發現具有多重重要意義。理論意義上，它創新性地將代謝酶、表觀遺傳修飾和經典炎癥通路串聯起來，為理解腎纖維化乃至其他器官纖維化的“代謝-表觀遺傳-炎癥”交互對話提供了全新的模型和實驗證據。與之前報道的PFKFB3通過H4K12la調控NF-κB的工作相比，本研究突出了PFKM和H3K18la這一組合的特異性，反映了代謝酶與組蛋白修飾位點相互作用的多樣性。轉化意義上，PFKM在CKD患者腎組織中表達升高且與纖維化程度相關，提示其有潛力作為疾病進展的生物標志物。更重要的是，PFKM作為上游的驅動分子，成為干預這一多環節致病軸心的潛在新靶點。盡管目前尚無PFKM的特異性抑制劑，但已有研究（如骨髓間充質干細胞外泌體來源的miR-21a-5p）展示了靶向PFKM改善纖維化的可能性，為開發細胞靶向遞送等新型治療策略指明了方向。

當然，本研究也存在一些局限性，例如結論需要在其他腎纖維化模型（如單側輸尿管梗阻模型）中進一步驗證，使用腎小管特異性PFKM基因敲除小鼠將能提供更確鑿的證據，且其他乳酸化修飾位點可能的作用也有待探索。盡管如此，這項工作無疑為深入理解腎纖維化的復雜機制打開了又一扇窗，并為未來開發針對代謝異常的抗纖維化療法奠定了重要的理論基礎。本研究結果已發表在《Cellular and Molecular Life Sciences》期刊上。