促纖維化/抗纖維化因子失衡與腎臟纖維化

王延葉(綜述)，于為民(審校)

(新泰市人民醫(yī)院腎內(nèi)科，山東 新泰 271200)

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促纖維化/抗纖維化因子失衡與腎臟纖維化

王延葉※(綜述)，于為民(審校)

(新泰市人民醫(yī)院腎內(nèi)科，山東 新泰 271200)

摘要：腎臟纖維化基本病理過(guò)程是細(xì)胞外基質(zhì)過(guò)多地積聚、沉積及降解不足。主要的致纖維化細(xì)胞因子-轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子刺激腎小球系膜細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞表型的活化或轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生大量的細(xì)胞外基質(zhì)；而主要的抗纖維化細(xì)胞因子-肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子可以抑制腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化，從而抑制腎小球系膜及間質(zhì)纖維化。目前認(rèn)為促纖維化與抗纖維化細(xì)胞因子的失衡是腎臟纖維化發(fā)生、發(fā)展的重要機(jī)制。

關(guān)鍵詞：腎臟纖維化；腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化；轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β；肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子

細(xì)胞外基質(zhì)異常增多和過(guò)度沉積是慢性腎臟疾病的必然結(jié)果，將導(dǎo)致腎臟纖維化。簡(jiǎn)單地說(shuō)，腎臟纖維化就是腎臟自身?yè)p傷修復(fù)失敗的結(jié)果[1]。在腎臟纖維化發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中存在多種細(xì)胞通路，眾多促纖維化因子參與了腎臟纖維化發(fā)生、發(fā)展過(guò)程，其中轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)介導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化起著核心作用[2]，而內(nèi)源性的抗纖維化因子在對(duì)抗TGF-β/Smad信號(hào)所介導(dǎo)的纖維化過(guò)程中已日漸受到重視。目前認(rèn)為，正是由于促纖維化細(xì)胞因子與抗纖維化細(xì)胞因子的失衡導(dǎo)致了腎臟纖維化。現(xiàn)就這一方面的研究進(jìn)展及治療前景予以綜述。

1腎臟損傷修復(fù)失敗

腎臟纖維化的病理表現(xiàn)為腎小球硬化、腎小管間質(zhì)纖維化、炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、微血管減少、腎臟固有細(xì)胞消失等，是多因素作用失衡的結(jié)果[3-4]。導(dǎo)致上述病理變化的底層細(xì)胞事件錯(cuò)綜復(fù)雜，包括腎小球系膜細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的活化、腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化、單核/巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞浸潤(rùn)以及細(xì)胞凋亡。雖然許多體外研究強(qiáng)調(diào)某個(gè)特定的細(xì)胞事件的重要性，但現(xiàn)在的研究已證明，沒(méi)有任何一個(gè)類(lèi)型的獨(dú)立細(xì)胞事件能夠全面啟動(dòng)和維持腎臟纖維化；腎臟纖維化的模型類(lèi)似于組織損傷后的傷口愈合反應(yīng)，受損的腎臟組織會(huì)發(fā)生一系列反應(yīng)，盡量恢復(fù)其組織結(jié)構(gòu)和功能[5]。這些過(guò)程包括腎臟固有細(xì)胞的活化、促炎性因子的分泌并引導(dǎo)單核/巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞等炎性細(xì)胞浸潤(rùn)到損傷部位，進(jìn)而產(chǎn)生有害的分子(如活性氧類(lèi)以及纖維化和炎性細(xì)胞因子)；上述物質(zhì)反過(guò)來(lái)又刺激腎小球系膜細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞表型的活化或轉(zhuǎn)變并產(chǎn)生大量的細(xì)胞外基質(zhì)。細(xì)胞外基質(zhì)的過(guò)度沉積導(dǎo)致形成纖維性瘢痕和正常腎組織扭曲，最后導(dǎo)致腎實(shí)質(zhì)的崩潰和腎功能的喪失。需要強(qiáng)調(diào)的是，腎臟纖維化是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，其中許多事件同時(shí)發(fā)生，而且常常相互促進(jìn)。鑒于此，通常視產(chǎn)生基質(zhì)的活化的效應(yīng)細(xì)胞為腎臟纖維化的核心。依賴(lài)損傷的性質(zhì)和部位，腎小球系膜細(xì)胞、間質(zhì)成纖維細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞已被證明為受損傷腎臟的主要促纖維化細(xì)胞[6]。當(dāng)然骨髓來(lái)源的細(xì)胞也起到一定作用。腎小球系膜細(xì)胞和成肌纖維母細(xì)胞活化是腎臟損傷后期的纖維化效應(yīng)細(xì)胞，腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化是損傷后期的主要效應(yīng)細(xì)胞，而這具有重要的病理意義[6]。導(dǎo)致受傷腎臟愈合失敗而走向持續(xù)纖維化的原因眾多，一個(gè)重要的原因在于持續(xù)損傷的時(shí)間；急性的短暫的腎臟損傷可能會(huì)引發(fā)類(lèi)似慢性腎臟病的反應(yīng)，包括炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、纖維化因子分泌、成纖維細(xì)胞激活，但受傷腎臟通過(guò)腎小管再生和基質(zhì)重構(gòu)，最終腎臟組織結(jié)構(gòu)和功能得以修復(fù)；隨著損傷時(shí)間的延長(zhǎng)，受傷腎組織適應(yīng)不良，組織之間細(xì)胞外基質(zhì)過(guò)度堆積，最終導(dǎo)致組織纖維化[1]。急性損傷和慢性損傷導(dǎo)致不同結(jié)果的原因目前認(rèn)為是在慢性損傷存在的狀態(tài)下，Smad蛋白拮抗劑逐漸喪失，纖維化信號(hào)持續(xù)存在并日益擴(kuò)大，刺激成纖維細(xì)胞持續(xù)激活，而這是導(dǎo)致腎臟短暫或持續(xù)損傷不同的病理結(jié)局的可能原因[7]。

2細(xì)胞因子失衡與腎臟纖維化

2.1Smad家族與腎臟纖維化目前已知有十多種致纖維化因子(如各種細(xì)胞因子、激素和血流動(dòng)力學(xué)因素等)，參與腎臟纖維化過(guò)程，但TGF-β及其下游Smad信號(hào)在腎臟纖維化中起核心作用[8]。無(wú)論是在動(dòng)物模型和人類(lèi)中，TGF-β上調(diào)幾乎存在于所有慢性腎臟病中；在體外，TGF-β作為唯一因素可以刺激腎小球系膜細(xì)胞、間質(zhì)成纖維細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞激活或轉(zhuǎn)化，而產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)[8]。相反，通過(guò)各種方法抑制TGF-β所致的腎臟纖維化，可防止腎功能逐漸喪失。TGF-β的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)也是一個(gè)會(huì)聚通路，直接或間接地影響其他纖維化因子，如血管緊張素Ⅱ和高血糖可作為T(mén)GF-β的上游誘導(dǎo)劑，而其他(如結(jié)締組織生長(zhǎng)因子)可為其下游效應(yīng)物[8-9]。TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是通過(guò)細(xì)胞膜Ⅰ型和Ⅱ型酪氨酸激酶受體完成的，受體的激活使下游信號(hào)Smad2和Smad3磷酸化，而磷酸化的Smad2/3又與Smad4一起進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，從而完成對(duì)TGF-β反應(yīng)性基因的轉(zhuǎn)錄控制[10]。在正常腎臟中，Smad信號(hào)通路受Smad轉(zhuǎn)錄阻遏蛋白家系(如SnoN、SKi和TGIF)的控制。通過(guò)各種機(jī)制，這些Smad蛋白拮抗劑有效抑制Smad蛋白介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄，從而安全保護(hù)組織不受那些無(wú)謂的TGF-β反應(yīng)的影響。研究表明，SnoN和SKi可逐步減少腎臟纖維化，提示Smad蛋白拮抗劑缺失是放大TGF-β信號(hào)的重要機(jī)制[6]。此時(shí)，TGF-β/Smad信號(hào)以沒(méi)有約束、失控的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)導(dǎo)，這可能與腫瘤發(fā)生過(guò)程中抑癌基因的作用缺失相似[7]。多年來(lái)，人們開(kāi)發(fā)了許多抑制TGF-β活化進(jìn)而阻止腎臟纖維化的方法，其中包括反義抑制TGF-β的表達(dá)、中和TGF-β的抗體、溶解TGF-β受體或封閉TGF-β活化的核心蛋白聚糖，這些治療措施在動(dòng)物模型中通?？蓭?lái)不同的腎臟結(jié)構(gòu)和功能的改善[6]，然而將這些結(jié)果應(yīng)用至人類(lèi)目前仍有巨大困難。更為重要的是，TGF-β也是一種抗炎因子，最近有研究提示，TGF-β1過(guò)度表達(dá)轉(zhuǎn)基因小鼠主要通過(guò)TGF-β抗炎活性抑制了腎臟纖維化病變過(guò)程[8]。TGF-β的致纖維化和抗炎作用使單純抑制TGF-β的治療應(yīng)用陷入了兩難境地。為了解決此類(lèi)問(wèn)題，人們開(kāi)發(fā)了以TGF-β下游效應(yīng)器為靶點(diǎn)的治療纖維化的方法，譬如，可選擇抑制結(jié)締組織生長(zhǎng)因子或抑制Smad7信號(hào)傳遞，從而抑制Smad信號(hào)通路，進(jìn)而抑制腎臟纖維化[11-12]。

2.2基質(zhì)降解酶與腎臟纖維化在正常組織中存在基質(zhì)穩(wěn)態(tài)-基質(zhì)產(chǎn)生與降解平衡。纖溶酶原激活物抑制物1和基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)組織抑制劑1往往在病變腎臟中表達(dá)，提示腎臟纖維化的產(chǎn)生是由于基質(zhì)產(chǎn)生過(guò)多及降解不足所致。腎組織產(chǎn)生大量蛋白酶，其中纖溶酶原/纖溶酶和MMP系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)蛋白網(wǎng)絡(luò)，能降解基質(zhì)蛋白成分。一般認(rèn)為纖溶酶原/纖溶酶和MMP系統(tǒng)具有蛋白水解作用，可降低基質(zhì)堆積，從而減輕損傷后腎臟纖維化。然而，最近的基因研究，利用基因剔除小鼠發(fā)現(xiàn)，組織型纖溶酶原激活劑(tissue plasminogen activator，t-PA)消融可減輕梗阻性腎病間質(zhì)纖維化發(fā)展，而這似乎與它的保護(hù)性蛋白水解活性無(wú)關(guān)[13]。t-PA在梗阻性腎病中的致病作用主要取決于其誘導(dǎo)MMP-9基因表達(dá)的能力，增加MMP-9破壞腎小管基底膜的完整性，從而導(dǎo)致腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化。進(jìn)一步研究顯示，t-PA能與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合(一種低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白)，誘導(dǎo)其酪氨酸殘基磷酸化，觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，反式激活腎間質(zhì)成纖維細(xì)胞MMP-9基因的表達(dá)[14]。纖維蛋白溶酶，一種絲氨酸蛋白酶，可以直接降解基質(zhì)蛋白和激活MMPs，可減少腎臟纖維化。然而，實(shí)驗(yàn)證明，纖維蛋白溶酶原基因的剔除并不加重輸尿管梗阻后的纖維化病變；相反，小鼠缺乏纖維蛋白溶酶減少膠原蛋白的積累，表明纖維蛋白溶酶的顯著致病作用[15]。對(duì)于MMPs的研究也出現(xiàn)了一些令人吃驚的結(jié)果，MMP-2足以引起腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化，過(guò)度表達(dá)MMP-2的轉(zhuǎn)基因小鼠引起纖維化病變[16]。研究表明，MMP-3誘導(dǎo)肉毒桿菌毒素底物1的表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)活性氧類(lèi)增加，促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化[17]。 所有這些表明，有些酶能激活細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而可能引起廣泛的細(xì)胞潛在活動(dòng)，而這些酶的作用可能取決于疾病的性質(zhì)和原因。此外，在疾病進(jìn)展的不同階段，它們的功能可能會(huì)發(fā)生顯著變化。鑒于有如此多的不確定性，預(yù)測(cè)基質(zhì)降解酶及其抑制劑的治療作用為時(shí)尚早。

2.3肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(hepatocyte growth factor，HGF)與腎臟纖維化中國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認(rèn)為人體健康狀態(tài)依賴(lài)于陰陽(yáng)之間的微妙平衡，事實(shí)上，在正常生理狀態(tài)下，致纖維化因子存在的地方必有其拮抗劑抵消其作用。HGF是腎臟和其他器官中存在的內(nèi)源性抗纖維化因子，在器官受到各種損傷后，有顯著促進(jìn)組織修復(fù)和再生的作用，在許多方面，HGF和TGF-β對(duì)腎臟細(xì)胞作用是完全相反的[18]。HGF通常由間質(zhì)來(lái)源的細(xì)胞產(chǎn)生，如腎小球系膜細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、間質(zhì)成纖維細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等。HGF與受體結(jié)合引起酪氨酸激酶活化，激活細(xì)胞內(nèi)多個(gè)信號(hào)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，包括磷脂酰肌醇3-激酶、磷酸激酶C等活性蛋白酶。因此,HGF是一種多效性生長(zhǎng)因子。炎性介質(zhì)(白細(xì)胞介素1、腫瘤壞死因子、TGF-β)、去甲腎上腺素等可誘導(dǎo)HGF的自身及受體表達(dá)的提高，并通過(guò)內(nèi)分泌、自分泌、旁分泌等方式發(fā)揮作用[19]。在體外，HGF可有效抑制TGF-β介導(dǎo)的肌纖維母細(xì)胞活化，從而抑制腎小球系膜及間質(zhì)纖維化，并阻止腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化。現(xiàn)已證明，HGF阻斷了間質(zhì)中成纖維細(xì)胞Smad2/3核轉(zhuǎn)移，上調(diào)Smad蛋白轉(zhuǎn)錄輔助阻遏物TGIF轉(zhuǎn)錄，誘導(dǎo)SnoN在腎小管上皮細(xì)胞表達(dá)，從而抑制腎臟纖維化[19]。不同腎臟細(xì)胞最初釋放的分散的HGF最終會(huì)匯聚到共同途徑，專(zhuān)門(mén)針對(duì)Smad信號(hào)發(fā)揮作用。實(shí)驗(yàn)證明，在各種慢性腎臟疾病(如梗阻腎、殘腎、糖尿病腎病動(dòng)物模型)中，外源性HGF或其基因注射可改善腎臟纖維化、保護(hù)腎功能[20]。

3小結(jié)

腎臟纖維化機(jī)制極其復(fù)雜,但近年來(lái)的研究使許多重要問(wèn)題接近明了。在腎臟纖維化過(guò)程中，腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化是一個(gè)獨(dú)特的事件,誘導(dǎo)和激活TGF-β/Smad信號(hào)對(duì)啟動(dòng)腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化至關(guān)重要；而同樣重要的是Smad拮抗劑的丟失,使腎臟纖維化失去控制。內(nèi)源性抗纖維化因子HGF可充分抵消TGF-β/Smad的致纖維化作用。使促纖維化/抗纖維化因子在器官部位達(dá)到某種再平衡可能為干預(yù)腎臟纖維化提供新的思路，并為治療慢性腎臟疾病帶來(lái)光明的前景。

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Fibrosis/Anti-fibrosis Factor Imbalance and Renal FibrosisWANGYan-ye，YUWei-min. (DepartmentofNephrology,XintaiPeople′sHospital，Xintai271200，China)

Abstract：The pathogenesis of renal fibrosis is characterized by an excessive accumulation and deposition of extracelluler matrix components.Among many fibrogenic factors,transforming growth factor-β/smad plays a central role,leading to activation or transformation of mesangial cells,fibrolast cells and tublucar epithelical cells,generating massive extracelluler matrix.In many aspects,the effects of the primary antifibrotic factor-hepatocyte growth factor on kidney cell are exactly the opposite.It′s now considered that the imbalance of the fibrosis cytokines and the antifibrosis cytokines is an important mechanism of renal fibrosis.

Key words:Renal fibrosis； Renal tubular epithelial cells differentiation； Transforming growth factor-β； Hepatocyte growth factor

收稿日期：2014-10-27修回日期：2015-01-16編輯：鄭雪

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.13.017

中圖分類(lèi)號(hào)：R692

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-2084(2015)13-2349-03