抗衰老Klotho基因的功能及与人类疾病的
关系
【关键词】 Klotho基因；基因表达；基因变异；衰老性疾病
抗衰老基因Klotho（KL）是1997年研究自发型高血压时发现的与衰老有关的基因〔1〕。

该基因突变小鼠会过早出现与人类衰老相似的多种表现，并使其寿命缩短，而通过转基因使KL过度表达会减轻小鼠的衰老症状，延长寿命。

研究显示KL基因缺陷鼠的寿命仅为野生鼠的5%～6%〔2〕，而其过度表达会使小鼠的寿命延长（雌性和雄性分别延长20%和30%）〔3〕。

但是，KL基因的基础研究与人类衰老性疾病关系的研究较少。

1 KL的生物学特征
人和小鼠的KL基因定位于染色体13q12区域，大鼠定位于12q12区域，在KL基因结构中，其mRNA存在一个可变剪切位点，因而KL 能表达膜型和分泌型两种蛋白。

免疫组化和PT PCR分析表明：KL 基因高表达仅限于肾脏和脑脉络膜〔4〕，但KL蛋白可对其他组织和细胞发挥作用，提示KL蛋白具有激素样作用〔5〕。

2 KL蛋白的功能
2.1 调节体内钙磷水平
体内钙、磷平衡通过3个器官系统的共同作用而维持：消化道、肾脏和骨骼。

KL基因缺陷小鼠在衰老同时，往往伴发高钙血症和高磷酸盐血症，提示KL与钙磷代谢有密切的联系。

成纤维生长因子23（FGF23）是一种来源于骨骼的激素，作用于肾脏，抑制磷的重吸收和维生素D（VD）的生物合成，增加尿磷排泄和抑制血清1,25(OH)2D3的水平〔6〕。

研究证明，肾脏表达的KL蛋白其胞外区可与多种FGF 受体直接结合，在FGF23的信号传导过程中发挥协同受体的作用〔7〕。

KL FGF23信号传导刺激增生并且阻止VD介导的凋亡〔8〕。

因而，KL和FGF23可能以共同的信号通路调节体内的电解质平衡。

KL缺陷大鼠会阻断KL FGF23的信号传导通路，导致体内1,25(OH)2D3产生增多〔1〕，血清1,25(OH)2D3高水平促进钙和磷在小肠的重吸收，导致高钙血和高磷血症〔2〕。

1,25(OH)2D3增多可能是KL突变鼠产生衰老症状的主要原因。

通过饮食控制磷和VD的摄入或剔除1a 水解酶基因〔编码1,25(OH)2D3合成酶〕可以减轻几乎所有的衰老表型，延长寿命〔4〕。

血液中钙水平升高易导致血管和软组织产生异位钙化，这可能是KL缺陷鼠和FGF23敲除鼠出现几乎相同的生理和生化表现的原因。

另一方面，膜型KL蛋白可通过增加肾远曲小管上皮细胞膜瞬时受体电位离子通道5（TRPV5）的表达，提高钙在肾脏的重吸收。

TRPV5是表达于远曲小管上皮细胞的上皮性钙通道(钙通过此通道进行跨细胞重吸收)，参与维持体内钙平衡〔9〕。

KL蛋白的胞外区
（KL 1和2）与糖苷酶家族1糖苷酶具有同源性，已证实KL蛋白具有微弱的葡糖苷酶活性，将重组KL蛋白加入人胚肾细胞(HEK293)细胞（一种表达TRPV5的人肾小管上皮细胞）的培养基中，会增加钙内流和细胞表面TRPV5的表达，说明KL蛋白葡糖苷酸酶活性对激活TRPV5离子通道起重要作用〔4〕。

最近研究指出，人类细胞的KL蛋白胞外区通过水解TRPV5 N聚糖链的末端唾液酸而激活胞浆膜固有的TRPV5〔10〕。

KL水解末端唾液酸使半乳素1结合于TRPV5，减少TRPV5的内化，增加TRPV5在胞膜表面的储留。

KL与TRPV5和钙结合蛋白
D28(VD敏感的细胞内钙转运蛋白)共表达于远曲小管细胞，形成肾单位的特殊区域，使该处的钙进行跨细胞重吸收〔11〕。

KL与TRPV5和钙结合蛋白D28的这种共定位对体内的钙平衡起重要作用。

2.2 抵抗氧化应激
机体代谢产生的活性氧类物质（ROS）是造成细胞损伤的重要原因，该损伤被称为氧化应激。

氧化应激可引起许多生物大分子如DNA、脂类和蛋白质等的损伤，使细胞功能衰退，最终机体表现出衰老特征〔12〕，转KL基因可通过减少超氧化物的生成阻止自发性高血压的进展、减轻造成的肾脏损伤〔13〕。

研究表明，对胰岛素/胰岛素样生长因子1信号传导通路适度抑制是抵抗衰老的机制之一〔14〕。

KL 蛋白对胰岛素/胰岛素样生长因子1的调节包括哺乳动物在细胞和生物水平上对氧化应激的抵抗〔15〕。

因为哺乳动物特异性转录因子。