糖尿病腎病發(fā)病機(jī)制中各種炎性因子的作用

陳白帆(綜述)，任建功(審校)

(蘭州大學(xué)第二醫(yī)院糖尿病科，蘭州730000)

糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)是在糖尿病病程中出現(xiàn)的以蛋白尿、高血壓、水腫、腎功能不全等腎臟病變?yōu)樘卣鞯募膊?，目前認(rèn)為主要是在遺傳易感性基礎(chǔ)上多種炎性因子參與引起的腎臟慢性損傷。其內(nèi)皮功能障礙可能是DN發(fā)生、發(fā)展的主要過(guò)程［1］。研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮細(xì)胞抗體(endothelial cell antibodies，AECA)介導(dǎo)的免疫損傷是造成內(nèi)皮功能障礙的一個(gè)因素［2］。炎癥及其他影響因素可導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞破壞，在AECA介導(dǎo)的免疫損傷作用下，機(jī)體組織分泌大量炎性因子，加重內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，最終導(dǎo)致DN的發(fā)生。

1 白細(xì)胞異常

大量研究發(fā)現(xiàn)DN腎臟內(nèi)皮內(nèi)白細(xì)胞黏附增多［3］。白細(xì)胞是一大類(lèi)細(xì)胞，具有黏附于血管內(nèi)皮的傾向，能夠產(chǎn)生有毒的過(guò)氧化物以及蛋白水解酶［4］。此外，白細(xì)胞還具有趨化和激活的作用［5］，并在DN腎臟固有細(xì)胞和浸潤(rùn)炎性細(xì)胞中均有表達(dá)，并參與腎臟病理?yè)p傷。糖尿病患者的腎活檢可見(jiàn)腎基底膜中有明顯增多的白細(xì)胞，這些細(xì)胞的聚集將會(huì)導(dǎo)致腎臟內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，灌注異常和血管通透性的改變，從而影響腎小球的濾過(guò)功能［6-7］。在DN患者中，白細(xì)胞的活性會(huì)逐漸增加，而白細(xì)胞的變形能力較糖耐量正常者和糖耐量下降者弱。異常的白細(xì)胞可能參與DN腎臟微循環(huán)的損傷，如毛細(xì)血管無(wú)灌注、內(nèi)皮細(xì)胞損傷導(dǎo)致腎衰竭、血管滲漏，甚至死亡等［8］。2型糖尿病患者血清超敏C反應(yīng)蛋白(highsensitivity C reaction protein，hs-CRP)增高的機(jī)制可能為胰島素抵抗，當(dāng)胰島素分泌充足時(shí)胰島素對(duì)肝臟急性時(shí)相纖維蛋白的合成具有不同作用，可促進(jìn)清蛋白的合成而抑制CRP合成，胰島素敏感性下降，會(huì)影響胰島素的生理功能，致 CRP合成增加。當(dāng)胰島素分泌不足時(shí)，高血糖可促進(jìn)胰島細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素(interleukin，IL)6，大量的IL-6作用于肝臟使CRP的合成增加［9］。

2 CRP

CRP是一種炎性反應(yīng)的急性時(shí)相蛋白，參與局部或全身炎性反應(yīng)。它是在感染或組織損傷時(shí)由肝細(xì)胞產(chǎn)生的炎性細(xì)胞因子，是反映組織損傷后發(fā)生炎性反應(yīng)及修復(fù)的因子［10］。研究表明，2型糖尿病患者血清中CRP水平明顯升高，且與糖尿病血管病變密切相關(guān)。作為一種敏感的急性時(shí)相蛋白，近年的研究發(fā)現(xiàn)其血漿濃度水平與糖尿病及其大血管并發(fā)癥的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)，對(duì)糖尿病未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)有一定價(jià)值［11］。有研究采用免疫熒光雙抗體夾心法檢測(cè)2型糖尿病、早期DN、臨床DN及健康人的CRP以及微量蛋白尿水平，結(jié)果得出CRP、微量蛋白尿測(cè)定對(duì)判斷2型糖尿病的發(fā)生及早期DN并發(fā)癥的發(fā)生、發(fā)展有幫助，可作為2型糖尿病及其并發(fā)癥的監(jiān)測(cè)和療效觀察指標(biāo)［12］。另外，CRP可導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙或直接損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞，降低內(nèi)皮型一氧化氮合酶的表達(dá)及生物活性;參與氧化應(yīng)激，刺激血管內(nèi)皮釋放炎性因子，如細(xì)胞間黏附分子、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)2α及MCP-21等，其促進(jìn)白細(xì)胞釋放超氧化物歧化酶和蛋白水解酶，引起組織損傷;激活凝血系統(tǒng)和補(bǔ)體系統(tǒng)，導(dǎo)致機(jī)體凝血和纖溶系統(tǒng)平衡的失調(diào)，引發(fā)血管病變，導(dǎo)致DN 形成［11，13-14］。

3 核因子κB

核因子 κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)是一類(lèi)重要的核轉(zhuǎn)錄因子，參與氧化應(yīng)激和炎性反應(yīng)［15］。NF-κB基因定位于4號(hào)染色體(4q24)，能誘導(dǎo)下游大約150個(gè)目的基因轉(zhuǎn)錄，包括 TNF-α和IL-1β等［16］。很多實(shí)驗(yàn)結(jié)果都顯示NF-κB可能參與了糖尿病微血管并發(fā)癥的發(fā)生、發(fā)展。其中Can微衛(wèi)星重復(fù)結(jié)構(gòu)可能與DN有關(guān)，用原位雜交法檢測(cè)NF-κB p65 mRNA表達(dá)，并進(jìn)行半定量分析。采用Spearman等級(jí)相關(guān)法分析炎性介質(zhì)的表達(dá)。組織學(xué)檢查顯示，NF-κB、骨橋蛋白和MCP-1在腎小管表達(dá)顯著增加，主要表達(dá)于結(jié)構(gòu)相對(duì)正常的小管上皮細(xì)胞，在炎性細(xì)胞大量聚集及明顯纖維化處表達(dá)較少。同時(shí)，腎間質(zhì)α-平滑肌肌動(dòng)蛋白、纖維連接蛋白表達(dá)也有明顯增加，但主要表達(dá)于炎性介質(zhì)陽(yáng)性表達(dá)的小管周?chē)c炎性細(xì)胞浸潤(rùn)及纖維化較明顯的腎間質(zhì)。更重要的是與ZL動(dòng)物相比較，NF-κB DNA鏈活性轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子 β1和 phospho-Smad3蛋白在ZD動(dòng)物模型中起著更加深遠(yuǎn)的意義。隨著NF-κB活性增加，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1的表達(dá)大大減弱了Smad3糖尿病腎臟的磷酸化，綜合來(lái)看，未表達(dá)的NF-κB和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1/Smad3信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路降低了糖尿病ZD動(dòng)物模型腎臟疾病的發(fā)生。

4 TNF-α

TNF-α是機(jī)體炎性反應(yīng)與免疫功能的重要調(diào)節(jié)因子。早在1975年，在經(jīng)卡介苗注射或細(xì)菌內(nèi)毒素感染的小鼠血清中就發(fā)現(xiàn)了該因子，因其對(duì)多種腫瘤細(xì)胞具有細(xì)胞毒性作用，而對(duì)正常細(xì)胞則無(wú)殺傷作用，故命名為T(mén)NF，最初對(duì)其的認(rèn)識(shí)僅限于對(duì)腫瘤的特異殺傷作用，后發(fā)現(xiàn)其具有多種生物活性［17］。近年來(lái)對(duì)TNF-α在DN中作用的研究取得了一些進(jìn)展。DN時(shí)，在高糖刺激下的血流動(dòng)力學(xué)改變，非酶糖基化終末產(chǎn)物及其與IgG交聯(lián)產(chǎn)物，代謝紊亂均可刺激腎臟局部釋放TNF-α［18］。一些研究結(jié)果顯示，單純糖尿病組、DN組血清TNF-α水平均較正常對(duì)照組高，提示TNF-α可能是2型糖尿病及DN的主要發(fā)病原因之一［17］。Navarro等［19］研究表明，使用可溶性TNF-2α受體融合蛋白嵌合單抗和己酮可可堿可以明顯減輕腎臟損害。TNF-2α可誘導(dǎo)前列腺素、白三烯、IL-21和血小板活化因子等炎性介質(zhì)的合成，以誘導(dǎo)環(huán)氧合酶22的表達(dá)，并增強(qiáng)該酶活性，導(dǎo)致前列腺素產(chǎn)生增加;TNF-2α亦可提高系膜細(xì)胞MCP-21的分泌，促進(jìn)免疫炎性反應(yīng)進(jìn)展［20］;還可誘導(dǎo)產(chǎn)生活性氧簇，產(chǎn)生氧化應(yīng)激，并誘導(dǎo)MCP-21和細(xì)胞間黏附分子的表達(dá)。

5 IL-6

IL-6是一種多功能的細(xì)胞因子，可由淋巴細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞及腎小球系膜細(xì)胞等多種細(xì)胞產(chǎn)生。IL-6是一種由單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等自發(fā)或誘發(fā)產(chǎn)生的多功能細(xì)胞因子，可通過(guò)釋放繼發(fā)性細(xì)胞因子或活化宿主細(xì)胞免疫來(lái)直接或間接實(shí)現(xiàn)其效應(yīng)，在免疫系統(tǒng)、造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)中均起重要作用，其在發(fā)病中的作用已引起重視。IL-6主要由單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，具有多項(xiàng)生物學(xué)效應(yīng)，是體內(nèi)炎性反應(yīng)和一系列病理生理過(guò)程的重要介質(zhì)，在諸多疾病發(fā)病機(jī)制中起重要作用［21］。近年的研究表明，IL-6遺傳變異可能與機(jī)體的大血管、微血管病變有一定的關(guān)聯(lián)，為探究2型糖尿病患者IL-6基因啟動(dòng)子區(qū)－634C/G多態(tài)性與2型糖尿病腎病的關(guān)系，運(yùn)用聚合酶鏈反應(yīng)-限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性技術(shù)檢測(cè)并對(duì)選擇典型基因型進(jìn)行測(cè)序分析，比較各組間基因型頻率與等位基因頻率之間的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，以限制性內(nèi)切酶酶切目的基因可產(chǎn)生GG型(純合突變型)、CG型(雜合突變型)、CC型(野生型)三種基因型和C、G兩種等位基因。結(jié)果顯示G等位基因可能是2型糖尿病腎病的危險(xiǎn)因子，在病理狀態(tài)下，IL-6可促進(jìn)細(xì)胞過(guò)度激活和擴(kuò)增，加速細(xì)胞凋亡，促進(jìn)胰島細(xì)胞的破壞，促進(jìn)腎臟系膜增殖，說(shuō)明IL-6在的病理生理過(guò)程中起到一定的作用［22］。

Dalla Vestra等［23］的研究顯示，伴蛋白尿的 DN患者血清IL-6水平明顯升高，其與腎小球基底膜厚度呈正相關(guān)。IL-6促進(jìn)DN的機(jī)制可能是通過(guò)旁分泌或自分泌形式與腎小球系膜細(xì)胞上的IL-6受體結(jié)合，刺激腎小球系膜增殖和細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生，使腎小球?yàn)V過(guò)膜增厚，還可作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞，誘導(dǎo)其表達(dá)黏附分子和促凝血因子，黏附炎性細(xì)胞，促進(jìn)血管內(nèi)血栓形成，增加毛細(xì)血管通透性，從而促進(jìn)DN的發(fā)生、發(fā)展。

6 IL-18

IL-18是一種多效細(xì)胞因子，能刺激T細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)產(chǎn)生中性粒細(xì)胞趨化因子IL-28、巨噬細(xì)胞炎性蛋白21、TNF-2α、IL-21β、一氧化氮等細(xì)胞因子產(chǎn)生，增強(qiáng)Fas介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡［24］。隨著DN損害的發(fā)生發(fā)展，血清IL-18呈遞增趨勢(shì)［25］。上述研究結(jié)果提示，IL-18也可能參與DN的發(fā)生、發(fā)展。

7 足細(xì)胞損傷

nephrin是足細(xì)胞裂孔隔膜的主要組成成分之一，對(duì)維持腎小球?yàn)V過(guò)屏障的完整性起關(guān)鍵作用。由于高血糖、糖基化終末產(chǎn)物、血管緊張素Ⅱ以及氧化應(yīng)激等綜合作用，引起足細(xì)胞密度和數(shù)量減少，細(xì)胞骨架蛋白和裂孔隔膜改變，使基底膜完整性破壞，促進(jìn)蛋白尿發(fā)生、發(fā)展和腎小球硬化。Doublier等［26］研究結(jié)果證實(shí)，DN早期存在nephrin表達(dá)異常和重分布，并可能促進(jìn)腎小球?yàn)V過(guò)功能喪失，但后期nephrin表達(dá)下調(diào)伴隨著蛋白尿增加，其機(jī)制可能為血管緊張素Ⅱ影響nephrin重分布和脫落，并通過(guò)糖基化終末產(chǎn)物來(lái)抑制nephrin基因轉(zhuǎn)錄。這提示DN患者nephrin表達(dá)下降可使足細(xì)胞減少，裂孔隔膜結(jié)構(gòu)和屏障功能的完整性破壞，蛋白濾過(guò)加重。

8 MCP-1

MCP-1是單核細(xì)胞最強(qiáng)的趨化因子，在DN中表達(dá)上調(diào)，可以調(diào)節(jié)黏附分子表達(dá)增加和募集單核細(xì)胞到腎小球。隨著腎功能的惡化尿MCP-21逐漸增加。MCP-21可促進(jìn)細(xì)胞間黏附分子21、IL-21和IL-26等炎性介質(zhì)的釋放;引發(fā)氧化應(yīng)激，激活蛋白水解酶，增加氧自由基的生成，損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞;激活單核細(xì)胞，誘導(dǎo)休眠狀態(tài)的纖維細(xì)胞増殖轉(zhuǎn)化為成纖維肌細(xì)胞，參與腎小球硬化，促進(jìn)小管間質(zhì)纖維化。

9 細(xì)胞間黏附分子

細(xì)胞間黏附分子1可促使單核巨噬細(xì)胞在腎臟浸潤(rùn)，釋放各種炎性因子，如IL-21、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1等，進(jìn)一步促進(jìn)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，導(dǎo)致腎小球基底膜成分產(chǎn)生增多和降解減少，參與腎小球硬化［27］。

綜上所述，CRP、NK-κB、TNF、IL 等炎性因子可能與DN的發(fā)病有關(guān)，對(duì)于它們與DN的具體關(guān)系尚沒(méi)有明確定論。因此，將其作為今后研究的切入點(diǎn)，進(jìn)一步實(shí)行大樣本的對(duì)照研究無(wú)疑具有較大的意義和廣闊的前景，對(duì)于DN的預(yù)防、診斷和治療都具有較大的臨床指導(dǎo)意義。

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