SPHK1/S1P 通路在腎纖維化作用的研究進(jìn)展

李欣宇，康曉明，楊松，楊舒賀，聶晶

(1.佳木斯大學(xué)，黑龍江 佳木斯；2.佳木斯大學(xué)附屬第一醫(yī)院兒內(nèi)一科，黑龍江 佳木斯)

1 概述

近年來，脂質(zhì)在細(xì)胞間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用已引起越來越多的關(guān)注。鞘磷脂(SM)信號(hào)傳導(dǎo)途徑是主要的脂質(zhì)之一，參與細(xì)胞和器官的許多活動(dòng)。1-磷酸鞘氨醇(S1P)作為SM 途徑的下游產(chǎn)物，是一種具有生物活性的鞘脂代謝物，可由高度保守的脂質(zhì)激酶鞘氨醇激酶1(SphK1)將鞘氨醇磷酸化生成[1]。SphK1/S1P 信號(hào)可能代表了腎纖維化的新型治療靶點(diǎn)，SphK1/S1P 信號(hào)通路在腎纖維化中的作用研究在國(guó)內(nèi)外已取得一些進(jìn)展，本文就該方面的研究作一綜述。

2 S1P 生成過程及功能

1-磷酸鞘氨醇(sphingosine-1-phosphate，S1P)是一種具有生物活性的溶血磷脂，具有多種生理作用，包括細(xì)胞增殖和存活，細(xì)胞遷移，炎性介質(zhì)合成和組織重塑，在癌癥，感染，神經(jīng)退行性疾病和纖維化等疾病中有著重要的調(diào)節(jié)作用[2]。在體內(nèi)，鞘磷脂酶(SMase)催化鞘磷脂(sphingomyeline，SP)產(chǎn)生神經(jīng)酰胺(ceramide，Cer)，而神經(jīng)酰胺酶(CDase)催化 Cer 產(chǎn)生鞘氨醇(Sph)[3]，鞘氨醇通過鞘氨醇激酶(sphingo-sine kinases，SphKs)磷酸化。SphK1 主要存在于胞質(zhì)溶膠中，SphK2 主要存在于胞漿中，最終生成1-磷酸鞘氨醇，作為胞質(zhì)激酶，SphK1 是決定細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi) S1P 水平的關(guān)鍵因素。

3 S1P 的降解

鞘氨醇1-磷酸裂合酶是在體內(nèi)和體外將S1P 降解為末端分子的一種關(guān)鍵酶：十六碳烯和乙醇胺磷酸鹽，同時(shí)，S1P 還可以通過細(xì)胞內(nèi)Sph 轉(zhuǎn)化為S1P 磷酸酶(S1PP)，從而控制了S1P 的濃度[4]。S1P 的作用主要由其細(xì)胞表面受體介導(dǎo)，但也有證據(jù)表明S1P 也可以充當(dāng)細(xì)胞內(nèi)信使的作用[5]。

4 S1P 受體

S1P 主要通過五個(gè)高親和力的G 蛋白偶聯(lián)S1P 受體起作用，它們普遍表達(dá)并以細(xì)胞類型依賴性方式介導(dǎo)復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)。S1P 受體(S1PRs)是哺乳動(dòng)物中的脂質(zhì)介體，可充當(dāng)?shù)诙攀够蚺潴w，它具有5 種不同的亞型： S1P1-5。S1PRs 位于不同的組織中。例如，S1PR1、2 和 3 是普遍表達(dá)，而 S1PR4 主要在淋巴組織中表達(dá)，S1PR5 僅限于大腦和脾臟，不同的 S1P 受體通過與多種G 蛋白偶聯(lián)來實(shí)現(xiàn) S1P。廣泛的研究指出，S1P 在纖維化中的作用來自于它的自分泌或旁分泌信號(hào)傳導(dǎo)到環(huán)境中來激活它的受體S1PRs，從而調(diào)控機(jī)體許多生理及病理進(jìn)程。

5 腎間質(zhì)纖維化的發(fā)病機(jī)制

腎纖維化是進(jìn)展為終末期腎病(ESRD)的慢性腎病(CKD)患者的關(guān)鍵進(jìn)程，引起了人們的廣泛關(guān)注。腎小管上皮細(xì)胞特征性的喪失與間充質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記物的獲得，最終達(dá)到上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化是腎臟間質(zhì)纖維化的重要發(fā)病機(jī)制之一，腎小管基底膜增厚，間質(zhì)成分增加，腎臟間質(zhì)細(xì)胞可大量分泌ECM 蛋白(主要是膠原蛋白)，有缺陷的 ECM 降解或過量的ECM 產(chǎn)生，這是由在病理?xiàng)l件下上調(diào)的纖維化因子的存在所引起的，用于參與損傷修復(fù)及器官的纖維化[6]。已經(jīng)表明，至少有五種機(jī)制可導(dǎo)致腎間質(zhì)纖維化，包括間質(zhì)的激活，成纖維細(xì)胞的形成，周細(xì)胞的分化，募集纖維細(xì)胞和其他成纖維細(xì)胞的形成，這些機(jī)制統(tǒng)稱為上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)[7]。首先腎小管上皮細(xì)胞喪失上皮細(xì)胞黏附特性，即表皮黏附分子：E-鈣黏蛋白的表達(dá)減少或消失；繼而重新獲得細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)標(biāo)記物 ：a-smooth 肌動(dòng)蛋白(a-SMA)、波形蛋白(vimentin)等間充質(zhì)細(xì)胞表型，并出現(xiàn)結(jié)構(gòu)蛋白的重組；然后腎小管基底膜斷裂；進(jìn)而細(xì)胞遷移力、侵襲力增強(qiáng)[8]。

6 腎纖維化的病理生理

腎纖維化的病理生理可分為四個(gè)重疊的階段：?jiǎn)?dòng)，激活，執(zhí)行和進(jìn)展。啟動(dòng)是纖維細(xì)胞形成的最早階段，其中組織損傷導(dǎo)致纖維化，繼而觸發(fā)免疫細(xì)胞激活和分泌各種因子，它們會(huì)進(jìn)一步誘發(fā)持續(xù)的炎癥反應(yīng)而發(fā)生腎臟損傷[9]。第二階段是激活，是細(xì)胞經(jīng)歷轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)分化為肌成纖維細(xì)胞表型的過程，包括獲得α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)的表達(dá)[10]。腎間質(zhì)纖維化的特征在于腎肌成纖維細(xì)胞的異?；罨蜕L(zhǎng)[11]，肌成纖維細(xì)胞產(chǎn)生并分泌大量ECM 進(jìn)入間隙，在傷口愈合，組織重塑以及纖維化中起關(guān)鍵作用。執(zhí)行是合成大量ECM 的階段并沉積在細(xì)胞間質(zhì)中，在此階段，ECM 被水解蛋白降解。執(zhí)行是公認(rèn)的早期階段纖維化，理論上可以治療以逆轉(zhuǎn)纖維化[12]。進(jìn)展是纖維化發(fā)展的最后階段，此階段涉及幾種類型的腎損傷，例如腎小管損傷和萎縮，微血管稀疏和慢性缺氧[13]。盡管四個(gè)階段之間沒有明確的界限，但每個(gè)階段都是與特定的分子和細(xì)胞機(jī)制相關(guān)[14]。若積極給予干預(yù)，阻斷上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化(EMT)，就可減輕腎臟纖維化，從而治療腎臟纖維化。

7 SphK1/S1P 通路在腎纖維化中的作用

腎纖維化是主要由于腎間質(zhì)上皮損傷，使細(xì)胞外過度沉積和修飾腎實(shí)質(zhì)中的基質(zhì)(ECM)導(dǎo)致對(duì)腎上皮細(xì)胞損傷和炎癥的反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致腎功能喪失。已經(jīng)證實(shí)，包括紅細(xì)胞，血小板，巨噬細(xì)胞，肥大細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞在內(nèi)的多種細(xì)胞參與了S1P 的合成以及向血液中分泌S1P 的活動(dòng)，血液中的S1P 通常不會(huì)解離，但會(huì)與血漿中的白蛋白和高密度脂蛋白(HDLP)緊密結(jié)合，S1P 在血液中維持高水平(1-2mM)，但淋巴組織中S1P 的濃度相對(duì)較低(^0.2mM)，血液和淋巴之間的濃度梯度可能與機(jī)體循環(huán)與淋巴組織之間免疫細(xì)胞運(yùn)輸?shù)恼{(diào)節(jié)有關(guān)，并且濃度的差異可能是成纖維細(xì)胞遷移的關(guān)鍵因素[15]。通過激活鞘氨醇激酶的表型，S1P 通過S1PR 誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞分化為肌成纖維細(xì)胞[16]。據(jù)報(bào)道在成纖維細(xì)胞和肌成纖維之間存在一個(gè)中間階段，稱為原肌成纖維細(xì)胞[17]。ECM 是在原肌成纖維細(xì)胞中合成的，但是有的細(xì)胞中無α-SMA 表達(dá)[18]，因此，SphK1/S1P 信號(hào)通路可能是通過刺激成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞的纖維化早期階段，以及通過刺激兩個(gè)階段的ECM 合成促成腎纖維化。在S1P 刺激的UUO 小鼠腎間質(zhì)細(xì)胞中均觀察到a-SMA 升高，而E-cadherin 表達(dá)程度降低，提示S1P 在腎細(xì)胞纖維化的調(diào)節(jié)促進(jìn)作用[19]。

RIF 的過程涉及炎癥反應(yīng)，氧化應(yīng)激，多種細(xì)胞因子和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(TGF-β1)信號(hào)通路。像其他纖維化疾病一樣，炎癥細(xì)胞被募集并激活以產(chǎn)生大量炎性因子，例如單核細(xì)胞趨化蛋白1(MCP1)和TGF-βs 以及與纖維化相關(guān)的信號(hào)通路被激活，產(chǎn)生積極的反饋，以促進(jìn)ECM 的產(chǎn)生和積累。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)SphK1/S1P通路與腎纖維化發(fā)生的主要介質(zhì)TGF-β1-smad 信號(hào)通路有相關(guān)性[20]。研究表明，S1P 信號(hào)傳導(dǎo)與TGF-β1 信號(hào)傳導(dǎo)相互作用，在纖維化中產(chǎn)生惡性循環(huán)[21]。S1P 與其受體結(jié)合，通過與Smad 復(fù)合物相互作用來啟動(dòng)纖維發(fā)生[22]。同時(shí)，通過Smad 復(fù)合物的活化，TGF-β1 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)也增強(qiáng)了SphK1 的表達(dá)，從而增加了S1P 的合成[23]。

除了對(duì)纖維化發(fā)生信號(hào)通路的直接作用外，SphK1/S1P 軸也可以通過調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)起作用。芬戈莫德FTY720 是新的免疫抑制藥物，通過靶向免疫細(xì)胞中的S1PRs 來介導(dǎo)腎臟疾病的免疫反應(yīng)[24]。在UUO 小鼠腎臟組織中明顯檢測(cè)到腎小管間質(zhì)損傷和纖維沉積，F(xiàn)TY720 能夠降低巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)水平以及TGF-β1 和腎組織中的α-SMA 蛋白表達(dá)，從而抑制UUO 小鼠的腎間質(zhì)纖維化[25]。在rist 烷誘導(dǎo)的小鼠狼瘡模型中，SphK1 的藥理抑制作用或其基因缺失顯著降低了IFN 標(biāo)記、pDC 活化和腎小球腎炎。此外，在人類狼瘡患者中觀察到SphK1 表達(dá)和S1P 水平增加。綜上所述的結(jié)果表明SphK1/S1P 軸在維持免疫監(jiān)視和免疫病理之間的平衡方面起著關(guān)鍵性的調(diào)節(jié)作用[11]。

8 小結(jié)與展望

目前，幾乎所有的腎臟纖維化都沒有有效的治療方法，而現(xiàn)有的治療方法只能在有限的程度上改善生活質(zhì)量或延長(zhǎng)患者的生命。 因此，迫切需要找到參與腎間質(zhì)纖維化的新的精確信號(hào)傳導(dǎo)途徑或分子，并探索腎臟纖維化的新治療策略，以控制疾病的進(jìn)行性發(fā)展甚至治愈疾病。由SphK1 介導(dǎo)生成的S1P 通過與不同的S1PRs 結(jié)合，啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)下游信號(hào)傳遞過程，導(dǎo)致腎小管成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞分化，使細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)大量堆積，從而參與了腎間質(zhì)纖維化的病理生理進(jìn)程。因此，由SPHK1/S1P 信號(hào)通路在腎間質(zhì)纖維化發(fā)生過程中發(fā)揮了極其重要的作用。然而，關(guān)于SPHK1/S1P 信號(hào)通路在纖維化不同階段的不同作用的研究相對(duì)較少， 因此，我們有必要更好地了解各種細(xì)胞，分子和元素在纖維化不同階段的作用，從而改善對(duì)纖維化的炎癥反應(yīng)和增生反應(yīng)的分子機(jī)制，然后更好地利用SPHK1/S1P 信號(hào)通路來改善腎纖維化，為減輕或逆轉(zhuǎn)腎間質(zhì)纖維化找到顯著的治療潛力。