TWEAK及其受體Fn14在腎功能損傷中的研究進(jìn)展

祁 昌綜述，黃 瑋審校

（高淳人民醫(yī)院檢驗(yàn)科，江蘇 南京 211300）

TWEAK及其受體Fn14在腎功能損傷中的研究進(jìn)展

祁 昌綜述，黃 瑋審校

（高淳人民醫(yī)院檢驗(yàn)科，江蘇 南京 211300）

腫瘤壞死因子樣凋亡弱誘導(dǎo)受體； 成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子； 早期反應(yīng)蛋白； 腎功能損傷

腫瘤壞死因子樣凋亡弱誘導(dǎo)受體（Tumor necrosis factorlike weak inducer of apoptosis，TWEAK）是腫瘤壞死因子超家族（Tumor necrosis factor super family，TNFSF）中的一種細(xì)胞因子［1］。TNFSF在人體中表達(dá)廣泛，在免疫應(yīng)答，炎癥反應(yīng)，細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和組織修復(fù)中發(fā)揮重要作用［2－3］。TNFSF是Ⅱ型跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，在某些情況下，可以裂解成小分子分泌蛋白而發(fā)揮生物學(xué)活性。TNFSF細(xì)胞因子具有與TNF同源的，介導(dǎo)自身三聚體化及結(jié)合受體過程，每個(gè)配體可結(jié)合一個(gè)或多個(gè)腫瘤壞死因子超家族受體。TNFRSF受體具有一個(gè)位于細(xì)胞外的配體結(jié)合域和一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞質(zhì)尾巴，后者可以結(jié)合一個(gè)或多個(gè)適配蛋白，激活細(xì)胞信號(hào)通路瀑布。

人類TWEAK基因編碼一種249個(gè)氨基酸的Ⅱ型跨膜糖蛋白，全長(zhǎng)又稱為膜結(jié)合型TWEAK（membrane－anchored TWEAK，mTWEAK），位于細(xì)胞外的C－羧基末端結(jié)構(gòu)域（206個(gè)氨基酸）包含受體結(jié)合域和一個(gè)N－糖基化域，可在一個(gè)或者一對(duì)堿基切割位點(diǎn)處被水解，成為156個(gè)氨基酸的可溶性TWEAK（souble TWEAK，sTWEAK）［1］。細(xì)胞內(nèi)的N－末端區(qū)域有18個(gè)氨基酸，包含一個(gè)蛋白激酶磷酸化區(qū)域和胞核定位序列（nuclear localization sequences，NLSs）。TWEAK可定位于細(xì)胞核，在細(xì)胞內(nèi)被furin蛋白酶裂解后分泌到細(xì)胞外發(fā)揮生物學(xué)作用［4］。

1999年，有研究發(fā)現(xiàn)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的早期反應(yīng)蛋白14（fibroblast growth factor－inducible－14，F(xiàn)n14）是TWEAK的受體［5－7］。人類Fn14基因編碼129個(gè)氨基酸的Ⅰ型跨膜蛋白，通過轉(zhuǎn)錄后加工、修飾等成為102個(gè)氨基酸的成熟蛋白質(zhì)。Fn14是TNFRSF中分子量最小的一個(gè)，細(xì)胞外區(qū)域包含53個(gè)氨基酸，含有TWEAK結(jié)合所必需的富含半胱氨酸的區(qū)域，細(xì)胞內(nèi)區(qū)域包含29個(gè)氨基酸，它不具有死亡結(jié)構(gòu)域，但包含TNFSF相關(guān)因子結(jié)合域。sTWEAK和mTWEAK可以結(jié)和并激活Fn14［4］。TWEAK在許多組織和器官中均有表達(dá)，包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟、腸道、血管、骨骼肌、心臟和腎臟等。但不同的病理狀態(tài)下，包括同一疾病的不同階段，TWEAK的作用并不一致［8］。本文進(jìn)一步闡述了TWEAK/Fn14在腎臟疾病中的意義。

1 TWEAK對(duì)腎臟細(xì)胞的作用

現(xiàn)有研究表明腎小管細(xì)胞、系膜細(xì)胞和足突狀細(xì)胞中TWEAK具有重要作用。了解TWEAK在腎臟細(xì)胞中的作用對(duì)于理解它在腎臟疾病中發(fā)揮的作用至關(guān)重要。

1.1 促炎作用 TWEAK在腎小管細(xì)胞中的促炎作用已經(jīng)研究的較為透徹。腎小管細(xì)胞組成了腎實(shí)質(zhì)的大部分并分泌多種細(xì)胞因子、化學(xué)因子和黏附分子，參與間質(zhì)的炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)。NF－κB通路在這種炎癥反應(yīng)中發(fā)揮了重要作用［9］。人體中至少存在兩種NF－κB通路，經(jīng)典通路和非經(jīng)典通路。每種通路激活的目的基因可能不同。在腎小管上皮細(xì)胞中，TWEAK/Fn14主要激活經(jīng)典通路，在早期（30min）誘導(dǎo)核移位及RelA復(fù)合物與DNA結(jié)合，促進(jìn)基因表達(dá)和單核細(xì)胞趨化蛋白1、IL－6和RANTES的分泌，促進(jìn)正常腎臟間質(zhì)巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)［10－11］。同時(shí)，TWEAK也可激活非經(jīng)典NF－κB通路（RelB/NF－κB2）［12］，但較經(jīng)典NF－κB通路激活較遲（6～24h達(dá)到高峰），這種激活可以誘導(dǎo)CCL21和CCL19的表達(dá)［11］，促進(jìn)腎臟T細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的聚集。TWEAK在促進(jìn)系膜細(xì)胞和足突狀細(xì)胞炎癥介質(zhì)的表達(dá)中也發(fā)揮重要作用，這種作用主要通過NF－κB介導(dǎo)［13］。MAPKs參與系膜細(xì)胞和足突狀細(xì)胞化學(xué)因子生成的調(diào)節(jié)［10，11，13］。

體內(nèi)試驗(yàn)已證明TWEAK在腎臟中具有促炎作用。整體水平給予TWEAK可誘導(dǎo)腎小管細(xì)胞和其他腎臟細(xì)胞中經(jīng)典和非經(jīng)典NF－κB通路的激活以及化學(xué)因子的產(chǎn)生［13］。

1.2 細(xì)胞凋亡 急性腎損傷和慢性腎臟病時(shí)，腎小管細(xì)胞發(fā)生凋亡。許多TNFSF，如Fasl、TNFa和TRAIL參與受損細(xì)胞凋亡的過程。早期的研究認(rèn)為TWEAK誘導(dǎo)凋亡能力較弱，因?yàn)轶w外實(shí)驗(yàn)中TWEAK往往需要作用較長(zhǎng)時(shí)間以及和IFNγ等強(qiáng)刺激因子共同作用才能誘導(dǎo)凋亡［14］。然而，近年的研究表明，TWEAK單獨(dú)作用也可刺激神經(jīng)元細(xì)胞、單核細(xì)胞以及特定類型腫瘤細(xì)胞的凋亡［15－19］。TWEAK單獨(dú)作用于靜止的腎小管細(xì)胞無促凋亡作用，但在急性腎損傷的情況下，大量分泌的炎癥介質(zhì)可與TWEAK共同作用誘導(dǎo)腎小管細(xì)胞的凋亡，已證明的炎癥介質(zhì)有TNFα和IFNγ的聯(lián)合作用［20］。TNFα和IFNγ促進(jìn)腎小管細(xì)胞Fn14的表達(dá)，使其對(duì)于TWEAK的刺激增敏，有研究通過轉(zhuǎn)染編碼hFn14的序列成功地使TWEAK抵抗的非腎臟細(xì)胞變得敏感，從而支持了這一理論［21］。然而，上調(diào)Fn14表達(dá)水平并不是TWEAK增敏的唯一機(jī)制，因?yàn)檠迥艽龠M(jìn)腎小管細(xì)胞的Fn14表達(dá)但對(duì)TWEAK和細(xì)胞凋亡無明顯影響。另一方面，TWEAK和IFNγ在正常情況下單獨(dú)作用于系膜細(xì)胞僅有輕微的促凋亡作用，但聯(lián)合時(shí)則有明顯的協(xié)同作用［13］。

1.3 細(xì)胞增殖 機(jī)體通過調(diào)節(jié)細(xì)胞有絲分裂和凋亡的平衡精細(xì)調(diào)控腎臟細(xì)胞的數(shù)目。TWEAK在內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞、祖細(xì)胞中發(fā)揮促增殖作用，也可誘導(dǎo)靜止的腎小管細(xì)胞增殖，在血清中有絲分裂因子的作用下這種作用可進(jìn)一步放大。TWEAK還可誘導(dǎo)系膜細(xì)胞和足突狀細(xì)胞的增殖，可能在腎小球增生性疾病如狼瘡腎炎的發(fā)生中起一定的作用。在腎小管細(xì)胞中，TWEAK可激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2、P38 MAPK、磷酸肌醇3－激酶/Akt和NFkB，這些信號(hào)分子共同參與TWEAK誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖，阻斷其中的任一環(huán)節(jié)都可阻止腎小球的增殖［22］。在整體水平實(shí)驗(yàn)中，注射外源性TWEAK的健康小鼠腎小管細(xì)胞可發(fā)生增殖效應(yīng)［22］。TWEAK對(duì)腎臟細(xì)胞的雙向作用受細(xì)胞微環(huán)境調(diào)節(jié)，其誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖或凋亡通過Fn14受體介導(dǎo)。

2 TWEAK/Fn14在腎損害模型中功能的研究

2.1 急性腎損傷 實(shí)驗(yàn)條件下的葉酸誘導(dǎo)小鼠腎損傷模型與人類腎損傷有很多共同點(diǎn)，都存在腎小管細(xì)胞的凋亡，代償?shù)哪I小管細(xì)胞增生、重塑，炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，以及慢性纖維化。葉酸誘導(dǎo)的小鼠腎損傷模型中，腎小管細(xì)胞表達(dá)TWEAK/Fn14上調(diào)，同時(shí)TNFα、IFNγ等多種細(xì)胞因子釋放增多［20］。急性腎損傷的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和人體試驗(yàn)表明，整體水平給予TWEAK有雙向作用。在炎癥環(huán)境中，TWEAK可能既誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，也參與腎小管細(xì)胞和祖細(xì)胞的增生及募集巨噬細(xì)胞參與損傷組織再生。在人體試驗(yàn)中，靶向干預(yù)TWEAK可降低腎小管細(xì)胞多種化學(xué)因子（單核細(xì)胞化學(xué)誘導(dǎo)蛋白1、RANTES、CCL21）的表達(dá)，并減少巨噬細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞的浸潤(rùn)［10－11］，從而減輕腎實(shí)質(zhì)及間質(zhì)的炎癥，降低血清肌酐峰濃度。

很多研究已證實(shí)AKI中經(jīng)典NFκB途徑的參與。有研究表明非經(jīng)典NFκB途徑，包括NFκB2和RelB也可被TWEAK激活并參與AKI過程［11］。靶向干預(yù)TWEAK可阻止小管細(xì)胞非經(jīng)典NFκB途徑激活，降低NFκB2/RelB基因，CCL21的表達(dá)和T細(xì)胞的募集［11］?？偠灾A(yù)先對(duì)TWEAK或Fn14進(jìn)行靶向干預(yù)可以改善AKI的腎功能，減少腎小管細(xì)胞的凋亡、代償增生和間質(zhì)炎癥。

2.2 ApoE敲除小鼠的高脂血癥性腎病 ApopE敲除小鼠接受富含脂肪的食物可出現(xiàn)自發(fā)的高膽固醇和動(dòng)脈粥樣硬化。研究表明，ApoE敲除的小鼠可隨著年齡增長(zhǎng)出現(xiàn)自發(fā)的腎小球損害，主要表現(xiàn)為腎小球系膜擴(kuò)張、腎小球炎癥和腎小球硬化，高脂、高膽固醇飲食可加速這種病變［23］。接受高脂飲食的ApoE－/－腎病小鼠，給予9天中和TWEAK抗體治療可改善其腎小球和小管間質(zhì)的病變。靶向干預(yù)TWEAK可降低腎臟NFkB通路的激活，減少化學(xué)因子的表達(dá)和巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)。相反的，整體水平給予TWEAK可加重腎小球和小管間質(zhì)的病變。

2.3 單側(cè)腎切除后的腎臟生長(zhǎng) TWEAK可以促進(jìn)多種細(xì)胞的增生，可能參與急性損傷時(shí)的病理性或代償性增生。在正常的老鼠腎臟，整體水平給予TWEAK促進(jìn)腎小管細(xì)胞的增殖［22］。單側(cè)腎切除術(shù)后的腎臟增長(zhǎng)主要表現(xiàn)為腎損害基礎(chǔ)之上的腎小管增生和肥大。單側(cè)腎切除術(shù)后健側(cè)腎臟的Fn14表達(dá)在數(shù)天內(nèi)增高，但TWEAK及其誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡相關(guān)的炎癥因子，如TNFα和IFNγ無明顯變化［22］。整體水平給予TWEAK，可促進(jìn)單側(cè)腎切除后殘留腎臟的腎小管細(xì)胞增生［22］。相反的，在TWEAK基因敲除的小鼠，殘留腎臟腎小管細(xì)胞的增生減弱。這些結(jié)果表明Fn14能夠增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)TWEAK的敏感性，協(xié)同其他分裂素共同促進(jìn)單側(cè)腎切除后健側(cè)腎臟腎小管細(xì)胞的增生和腎臟代償性肥大。這為臨床上急性非炎癥性腎切除后促進(jìn)健側(cè)腎臟的生長(zhǎng)提供了新的思路。

2.4 狼瘡腎炎 TWEAK對(duì)于有腎小球系膜細(xì)胞和足突狀細(xì)胞有促炎作用［13，16］，提示TWEAK/Fn14通路可能在腎小球損傷中發(fā)揮作用。在慢性移植物抗宿主病的鼠狼瘡腎炎模型中，阻斷TWEAK或Fn14能夠減輕腎小球腎炎的嚴(yán)重程度，包括蛋白尿、腎小球IgG沉積、腎臟炎癥因子表達(dá)和巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)及自身抗體產(chǎn)生。Fn14表達(dá)只有在腎臟固有細(xì)胞中足以促進(jìn)早期炎癥反應(yīng)并使蛋白尿迅速升高作為腎損害的指標(biāo)，而骨髓源性細(xì)胞的Fn14表達(dá)與疾病晚期的蛋白尿和炎癥有關(guān)。腎臟固有細(xì)胞Fn14表達(dá)能夠促進(jìn)腎臟炎癥細(xì)胞募集，這和細(xì)胞培養(yǎng)及體內(nèi)研究結(jié)果一致［10，13，16］，表明TWEAK能夠誘導(dǎo)腎臟炎癥因子分泌及巨噬細(xì)胞趨化作用，在腎炎晚期的病理變化中發(fā)揮重要作用。

3 小 結(jié)

現(xiàn)有研究數(shù)據(jù)表明TWEAK/Fn14可能是腎損傷的一個(gè)治療靶點(diǎn)。然而其在腎損傷中發(fā)揮的功能僅在動(dòng)物模型中有相關(guān)研究數(shù)據(jù)，而在人類腎臟腎臟中的功能尚無充分的研究數(shù)據(jù)。TWEAK/Fn14和高血壓、足突狀細(xì)胞損傷、腎臟蛋白尿的關(guān)系尚不明確。TWEAK/Fn14領(lǐng)域的新藥有待進(jìn)一步開發(fā)，包括Fn14特異性拮抗劑。測(cè)定血或尿中的sTWEAK可能為評(píng)估慢性腎臟病患者的預(yù)后和狼瘡腎炎的活動(dòng)性提供參考。

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10.3969/j.issn.1673－4130.2015.03.044

A

1673－4130（2015）03－0390－03

2014－10－21）

祁昌，男，初級(jí)檢驗(yàn)師，主要從事臨床檢驗(yàn)基礎(chǔ)的研究。