整合素在慢性腎小球腎炎病變中的作用及中醫(yī)理論探討＊

魏明剛，何偉明

(1.蘇州大學附屬第一醫(yī)院中西醫(yī)結合科，江蘇 蘇州 215006;2.江蘇省中醫(yī)院腎科，南京 210029)

慢性腎小球腎炎病變的主要原因是腎小球濾過膜的基礎結構病變，腎小球濾過膜包括內皮細胞、基底膜和上皮細胞(也稱足細胞)3個部分，腎小球足細胞損傷和丟失是腎小球硬化的關鍵因素之一［1］。微炎癥狀態(tài)［2］、高血糖、高血壓、氧化應激及一氧化氮等因素均可直接損傷足細胞，其作用機制可能與調控α3β1整合素引起的細胞信號通路表達改變有關。

1 整合素的結構和生物學功能

整合素是細胞黏附分子若干家族之一，是一組介導細胞黏附的細胞表面糖蛋白受體。其功能主要是介導細胞與細胞外基質(ECM)黏附，并在細胞與細胞間的黏附中發(fā)揮作用［3］。整合素的主要功能是參與細胞黏附和信號傳導，并與形態(tài)發(fā)生、胚胎發(fā)育、組織修復、炎癥反應等多種病理生理過程密切相關［4］。近年研究表明，整合素與腎臟疾病關系密切，特別是與足細胞之間的作用可能關系到慢性腎臟病病變的發(fā)生發(fā)展乃至影響今后治療的方向［5］。

1.1 整合素的結構

整合素是由α(150～210ku)和β(90～1l0ku)兩條鏈以非共價鍵形式連接組成的異二聚體。α、β鏈均為跨膜糖蛋白，由1個較大的細胞外球形基團、1個跨膜區(qū)域及1個較短的胞漿內基團組成。α鏈或β鏈的胞外區(qū)域通常具有與鈣調蛋白、膠原及蛋白激酶同源或作用的功能區(qū)。β鏈的胞內區(qū)域存在酪氨酸磷酸化部位，整合素可隨該部位的磷酸化而調節(jié)整個分子細胞外區(qū)域的立體構型改變，影響細胞的形態(tài)和表型以及細胞黏附、遷移等生物學功能。

1.2 整合素的分類

目前至少發(fā)現(xiàn)16種α亞基和9種β亞基，相互組合成約20余種整合素。整合素分子以膜蛋白形式存在于細胞外，且均具有跨膜區(qū)和較短的胞內區(qū)。

1.3 整合素的結構與功能特點

整合素胞外區(qū)可通過識別配基中RGD(Arg-Gly-Asp)序列［6］結合基質蛋白或相應的黏附分子，而胞內區(qū)通過質膜下踝蛋白、黏著斑蛋白、α-輔肌蛋白等與細胞骨架相連接，由此形成“ECM-整合素-細胞骨架”的局部黏附結構。后者既作為細胞黏附結構形式，又可作為跨膜信息系統(tǒng)，啟動整合素依賴的信號通路，并以此影響細胞形態(tài)和周期，調控基因表達以及細胞骨架組裝和收縮，調節(jié)細胞增殖、分化與凋亡［7］。

1.4 整合素的不同亞型及其生物學功能

整合素通過細胞黏附和信號傳導而具有多種生物學功能，且在病理狀態(tài)下與多種疾病的病理生理過程密切相關［8］。根據(jù)β亞基的不同，整合素可分為若干亞族。目前研究較多的是3個亞族:①β1亞族:該亞族至少包括6種不同成分即β1～β6;②β2亞族:包括淋巴細胞功能抗原-1、Ⅲ型補體受體CR-3及P150等;③β3亞族，包括血小板膜糖蛋白GPⅡb-Ⅲa、玻連蛋白受體(VnR)。生理狀態(tài)下與整合素結合的配體可以是ECM成分，如纖連蛋白(FN)、纖維蛋白原(Fg)、膠原(Col)、層黏連蛋白(LN)等，也可以是位于細胞膜上的免疫球蛋白超家族，如細胞間黏附分子-1(ICAM)、ICAM-2及血管細胞黏附分子(VCAM-1)等。整合素與配體關系復雜，1種整合素可結合多種配體，而1種配體也可結合多種整合素，這種多位點的結合有利于細胞黏附的穩(wěn)定，也與整合素復雜的生物學功能有關。它們在細胞外環(huán)境與細胞內骨架間黏附起重要作用［9］，其中β1和β3整合素在組織中分布廣泛，而腎臟以β1整合素多見。

2 整合素與腎臟

2.1 整合素在腎臟的表達

整合素及其調節(jié)細胞與基質間相互黏附在腎臟形態(tài)學中起重要作用［3］。已通過研究胎兒腎臟證實，整合素在發(fā)育過程的腎皮質中有表達。限于難以獲得早期胎兒組織，因此這些研究未涉及早期形態(tài)形成的各分支時期，同時也未能在嚙齒動物的早期胚胎中進行整合素系統(tǒng)的研究。Korhonen等［10］通過組化方法研究了β1整合素在腎發(fā)育中的分布，發(fā)現(xiàn)各受體在腎單位的各特殊節(jié)段上均有特異表達。研究表明，α3β1整合素可與Col、FN、LN結合，并與LN及其異構體LN-5、LN-10和LN-11有較高的親和力［11］。α3β1整合素在輸尿管芽以及形成包曼氏囊的細胞上弱表達，在重塑足突的早期小管細胞上高表達，而在近端小管上皮細胞上無表達，此外在成熟腎小球沿基底膜的足突高度表達［12，13］。α3β1整合素在皮質上皮細胞支架構建中具有重要作用，且提示α3β1整合素與鈣黏蛋白在上述過程中存在相互作用。整合素在大鼠腎小球上皮細胞和內皮細胞的功能和表達情況發(fā)現(xiàn)，α3β1整合素在這些細胞與 FN、LN、Col之間的黏附中起介導作用［14］。特定的α3β1整合素在人類腎單位特定部位表達，其不同受體在腎發(fā)生的特定時期出現(xiàn)，進一步表明整合素是誘導腎臟發(fā)育成熟及維持正常形態(tài)功能的重要成分。

整合素分子在體內分布很廣泛，通常多數(shù)細胞可同時表達數(shù)種不同的整合素分子，其中腎臟細胞主要表達β1(CD29)整合素。腎臟具有豐富的細胞外基質，細胞與基質間的相互作用十分復雜。免疫電鏡［15］顯示，整合素在正常成人腎臟組織切片中的分布，強染色主要顯示在細胞-腎小球基底膜、基質接觸面，系膜細胞內整合素分布僅見系膜細胞與系膜基質的接觸面。但在不與其他任何細胞相接觸的內皮細胞和上皮細胞腔面亦有整合素分布，提示上述分子除黏附功能外尚存在其他生物學功能。

2.2 腎臟細胞表達的整合素類型

研究發(fā)現(xiàn)，在正常人的腎組織中腎小球系膜細胞上有 α1、α3β1、αvβ3整合素的表達，腎小球上皮細胞表達 α1、α3、α5β1、αvβ3及 αvβ5整合素，腎小球內皮細胞表達α1、α3β1整合素，遠端腎小管及集合管表達 α2、α3、αv及 β1整合素，在間質(成纖維細胞和細胞外基質蛋白)表達 α1、α4、α5及 β1整合素。體外培養(yǎng)細胞表達的整合素與組織切片基本趨于一致，上皮細胞主要表達α3β1，內皮和系膜細胞可表達多種整合素亞單位，并以不同的亞單位結合不同的ECM 組分。系膜細胞 α5β1結合 FN，α3β1結合 Col-Ⅳ，α3、α5β1結合 LN，內皮細胞 α3β1結合FN，α3β1結合 Col-Ⅳ，α1β1結合 LN。

如上所述，α3β1整合素的正常表達對維持腎臟正常的結構功能起重要作用。有作者發(fā)現(xiàn)，腎小球臟層上皮細胞表達的整合素介導足細胞與腎小球基底膜(GBM)的結合，并調節(jié)腎小球的濾過功能。故任何干擾整合素的因素均可導致足細胞脫落及蛋白尿形成［16］。也就是說，以α3β1為代表的整合素在腎小球濾過功能中可能起核心作用。研究表明，腎小球系膜細胞與GBM的黏附對維持和調節(jié)腎小球血液動力學至關重要，并參與保持腎小球毛細血管的正常形態(tài)，當腎小球系膜細胞與GBM的局灶接觸受到破壞時，則出現(xiàn)毛細血管擴張及微動脈瘤［17］。

2.3 整合素與腎臟疾病

有學者應用免疫組化等方法對整合素在各種腎小球腎炎的變化進行了研究［18，19］。結果顯示，在出現(xiàn)免疫復合物沉積、系膜細胞增殖以及基質增加的IgA腎炎、膜性增生性腎小球腎炎和狼瘡性腎炎中，其系膜區(qū)域的β1整合素及VNR的染色增強，細胞性半月體VNR染色增強，這表明在腎小球腎炎病變過程中，整合素的表達增加伴隨著系膜細胞的增殖和基質的積聚，提示整合素的異常表達與病變的進展過程有關［20～22］。亦有報道，在免疫復合物型腎小球腎炎如IgA腎病和膜增生性腎炎，系膜區(qū)β1整合素的染色也有增加。實驗研究證實，調節(jié)整合素表達可以影響足細胞的功能和形態(tài)［23，24］。近年來，通過基因測序的方法在人類也證實，整合素表達及調控基因缺失與腎臟病變存在密切關系［25］。

已知整合素參與腎臟發(fā)育、整體結構維持、細胞增生和基質更新以及新陳代謝等調節(jié)［26］，其異常表達及其黏附機制紊亂在腎臟疾病中具有重要意義。研究表明，β1整合素在細胞新月體腎炎形成及慢性腎小球腎炎發(fā)病過程中，參與介導腎小球硬化及腎間質纖維化，對其抑制可提高MMP-9表達并具有治療作用［27］。在腎小球疾病病變進展過程中，可出現(xiàn)系膜細胞持續(xù)增生和ECM的堆積，直至腎小球硬化和腎功能喪失。整合素在上述細胞增生、基質增加及降解的平衡失調中又起積極作用［5，9］。不論是動物體內外實驗研究還是對人類的臨床研究均證實，整合素及其上下游細胞信號通路在腎臟病發(fā)生發(fā)展過程中，其形態(tài)學改變到病理學改變均具有重要作用［28，29］。

3 整合素對慢性腎臟病作用的中醫(yī)探討

3.1 病因病機

從中醫(yī)學角度來看，慢性腎臟病的根本是腎氣虧虛，病機關鍵在于腎臟主水功能和封藏失職。抓住了病變核心，自然達到綱舉目張的效果。腎的封藏是指腎對精氣的閉藏作用，腎臟疾病如出現(xiàn)“蛋白尿”即是由于腎關不固、封藏失職導致臟腑精微隨尿漏出。腎之閉藏有賴于腎氣充足才能發(fā)揮藏精作用。陰陽失調是病理核心，人體不離陰陽。正如《素問·生氣通天論》所謂“陰平陽秘”，就是指人體陰陽動態(tài)平衡協(xié)調是健康的根本。古有“腎為水火之宅，陰陽之根”之說，故腎臟病當以陰陽的失調為病變關鍵。陰陽失調在腎臟病的病理上主要表現(xiàn)在病位的深淺、病性的寒熱和腎關開闔等方面。陰盛陽虛是病機關鍵?！昂仓心I”，臨床上寒邪致病最易犯腎，以致腎中陽氣被郁不能發(fā)揮其正常的氣化溫煦作用，甚則損傷腎中陽氣。如《素問·至真要大論》說:“諸病水液，澄沏清冷，皆屬于寒。”又說“諸寒收引，皆屬于腎。”血脈瘀阻將貫穿始終。腎臟病變一經(jīng)形成，病邪就會直接或間接影響臟腑氣血運行，腎臟脈絡微細易于瘀阻，病變過程中氣血不和導致瘀阻更甚。氣血不和既可以損傷本臟，也可以損傷他臟導致病變惡化，這種現(xiàn)象正好與整合素病變引起系膜細胞與GBM之間局灶接觸受到破壞而出現(xiàn)毛細血管擴張和微動脈瘤的表現(xiàn)相呼應，從微觀上證實了中醫(yī)理論的正確性。因此，在腎臟病不同時期、不同階段的治療上，均要貫徹扶正祛邪為先的原則，也就是將溫腎補陽和活血祛瘀作為腎臟病變的重要治療手段。

3.2 辨證論治

3.2.1 益腎扶正是治療根本 腎病的病機關鍵是機體本身陰陽失調導致腎臟功能失調，機體自身正氣虧虛是導致腎臟功能失調的內因，六淫邪氣侵襲機體導致病變產生是重要的外界條件。因此，腎臟病的治療首先是益腎扶正。宏觀來看臟腑陰陽協(xié)調，微觀來看細胞間正常作用，生理性細胞信號傳導正常是健康的核心。

3.2.2 健運中焦是關鍵因素 中焦脾胃功能是后天之本，氣血化生之源。因此，不論是預防病變產生還是促進病變愈合，均需要機體臟腑氣血生化正常才能陰陽平復而病愈。腎臟病變多為慢性，病變時間長久，中醫(yī)理論認為是人體腎臟陰陽氣血虧虛的漸進過程，此時注重健運脾胃功能實為治療的關鍵。正如清·李中梓《病機沙篆》云:“夫人之虛，非氣即血，五臟六腑，莫能外焉。然血之源頭在乎腎……氣之源頭在乎脾……二臟安和則百脈受調，二臟虛傷則千疴競起?！?/p>

3.2.3 和絡祛濁貫穿始終 了解腎臟基本結構就能夠明晰腎臟功能是由不計其數(shù)的微小血管構成的腎單位所組成，腎臟病變會損害血脈導致血運不暢、絡脈失和。血脈閉阻就會影響腎臟的正常生理功能，臨床表現(xiàn)為功能下降，實質是基本細胞信號不能正常傳遞，功能異常而致腎臟血管及血液有形成分異?；顒?。因此，改善血脈壅塞和血脈運行異常、治療血脈不利是關鍵的環(huán)節(jié)，實質就是通過細胞間信號的正常傳導，恢復腎臟功能。

結合上述相關論述我們不難看出，對于慢性腎臟病的認識和治療并不能脫離常規(guī)。實質上，就是基于現(xiàn)代分子生物學發(fā)展的基礎之上，圍繞導致蛋白尿產生的腎小球濾過屏障的病變進行深入探討。從我們前期的研究基礎［30，31］推測，導致慢性腎臟病病變產生及進展的細胞信號途徑與整合素相關。中藥辨證治療具有干預細胞間信號傳遞途徑，從而保護腎小球濾過屏障減少蛋白尿的作用。研究顯示，中藥有調控細胞信號傳導途徑的雙向調節(jié)作用，而非單一的抑制或活化某一個信號通路，體現(xiàn)了中醫(yī)藥治療疾病從“調節(jié)機體陰陽平衡”到“調節(jié)機體細胞信號傳導通路動態(tài)平衡”，從“疾病治療的整體觀”到“對多種不同細胞信號傳導途徑均有不同層次干預的整體觀”，既體現(xiàn)中醫(yī)學辨證論治、整體觀念的治療特色，同時將研究引向深入，從細胞、蛋白及基因的角度認識中醫(yī)藥的治療機制、作用靶點和療效。

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