糖尿病腎病內(nèi)皮細(xì)胞損傷機(jī)制的研究進(jìn)展

陳碧霞，張利，吳玲玲，陳香美

廣東藥科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院/國家腎臟病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，北京 100017

糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)是糖尿病患者的微血管并發(fā)癥之一，疾病進(jìn)展的終點為終末期腎病[1]。早期DN腎小球處于高濾過狀態(tài)，以微量蛋白尿為主，疾病進(jìn)展后期出現(xiàn)大量蛋白尿，伴隨進(jìn)行性的腎功能下降及高血壓[2]，病理表現(xiàn)為腎小球改變(包括基底膜增厚、足細(xì)胞足突丟失、內(nèi)皮窗孔丟失及系膜基質(zhì)增寬等)、腎小球硬化及間質(zhì)纖維化。近年來研究證實，廣泛的內(nèi)皮功能障礙對腎小球疾病的發(fā)生、發(fā)展有著重要影響[3-5]，腎小球內(nèi)皮細(xì)胞(glomerular endothelial cells，GECs)功能障礙是DN的始動環(huán)節(jié)，且GECs通過與系膜細(xì)胞及足細(xì)胞的交流進(jìn)一步促進(jìn)了DN的發(fā)展[6-7]。

腎臟是一個高度血管化的器官，存在不同種類的內(nèi)皮細(xì)胞，包括中大血管內(nèi)皮細(xì)胞(負(fù)責(zé)運(yùn)輸血液、調(diào)節(jié)血管通透性)、腎小管周圍毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞(參與腎小管分泌和重吸收)及GECs(參與構(gòu)成腎小球濾過屏障)等。其中，GECs由絲狀糖萼和窗孔組成，糖萼有助于調(diào)節(jié)血管通透性及血流平衡，并排斥血細(xì)胞遠(yuǎn)離血管壁[8]，異常豐富的窗孔在水、小溶質(zhì)通過毛細(xì)血管壁的過濾過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用[9]。內(nèi)皮功能障礙可引起蛋白尿、腎小球硬化及腎間質(zhì)纖維化[10]，導(dǎo)致腎臟進(jìn)一步受損，加速DN的進(jìn)展。因此，本文針對導(dǎo)致腎小球內(nèi)皮功能障礙的糖代謝紊亂、氧化應(yīng)激、異常血管生成及炎癥等相關(guān)機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

1 糖代謝紊亂

糖尿病患者存在高血糖癥及葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(Glut-1)的表達(dá)增加，進(jìn)入細(xì)胞的葡萄糖增多，肌細(xì)胞可自動調(diào)節(jié)對葡萄糖的吸收，但內(nèi)皮細(xì)胞則無類似的自動調(diào)節(jié)作用，因此，高血糖癥增加了內(nèi)皮細(xì)胞中葡萄糖及其代謝產(chǎn)物的積累。高血糖通過多元醇途徑使葡萄糖代謝增加，細(xì)胞內(nèi)山梨糖醇累積，升高的山梨糖醇水平使超氧化物的產(chǎn)生增加，局部激活腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)[11-12]，使血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，Ang-Ⅱ)生成增多，糖基化終產(chǎn)物受體(receptor of advanced glycation endproducts，RAGE)表達(dá)上調(diào)，而糖基化終產(chǎn)物(advanced glycation end products，AGEs)與RAGE結(jié)合后通過激活NAD(P)H氧化酶(NOX2)[13]增加內(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cells，ECs)中活性氧(reactive oxygen species，ROS)的合成，并通過激活磷脂酶C(PLC)誘導(dǎo)二?；视?DAG)的生成，從而導(dǎo)致蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)激活。PKC激活后進(jìn)而激活絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)及轉(zhuǎn)錄因子如核因子-κB(NF-kappa B，NF-κB)和激活蛋白1(activator protein 1，AP-1)，PKC介導(dǎo)的NF-κB激活可使足細(xì)胞合成乙酰肝素酶增加，從而促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞糖萼的破壞[10]。同時，增多的DAG可使PKC βⅡ/JNK/Bcl-2途徑被激活，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞凋亡[14]。

2 氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激是糖尿病及肥胖相關(guān)腎病等代謝性疾病出現(xiàn)血管并發(fā)癥的重要致病因素[15-16]。一氧化氮(nitric oxide，NO)與ROS生成之間的不平衡是導(dǎo)致糖尿病內(nèi)皮功能障礙的主要機(jī)制。研究證實，DN小鼠中腎小球氧化應(yīng)激的增強(qiáng)主要集中在GECs[17-19]， 氧化應(yīng)激是內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙的主要機(jī)制[20]。糖尿病導(dǎo)致腎小球中NADPH氧化酶(Nox4)及轉(zhuǎn)化生長因子-β1(transforming growth factor β1，TGF-β1)的表達(dá)上調(diào)，從而促進(jìn)ROS的產(chǎn)生[21]。ROS過度累積可將四氫生物蝶呤(tetrahydrobiopterin，BH4)氧化為非活性代謝物，促進(jìn)內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)解耦反應(yīng)，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞中NO的產(chǎn)生減少[22]。同時，ROS升高還會導(dǎo)致線粒體穩(wěn)態(tài)失調(diào)及線粒體膜電位去極化，而線粒體功能障礙可促進(jìn)釋放細(xì)胞色素C，通過激活胱天蛋白酶(caspases)及P53蛋白的表達(dá)觸發(fā)凋亡途徑，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡[23-24]。增加的ROS促進(jìn)了AGEs的形成，通過激活NADPH-氧化酶途徑與受體RAGE結(jié)合，并進(jìn)一步增加內(nèi)皮細(xì)胞中ROS的合成[13]。在易感DN的小鼠及DN患者中發(fā)現(xiàn)，GECs線粒體ROS的過度生成可導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞損傷，這與腎小球內(nèi)皮素1受體(endothelin 1 receptor，EDNRA)的表達(dá)增加有關(guān)[25]。通過清除線粒體ROS或選擇性阻斷EDNRA可減輕糖尿病引起的內(nèi)皮損傷、蛋白尿、足細(xì)胞丟失及腎小球硬化，從而改善內(nèi)皮細(xì)胞線粒體的氧化應(yīng)激。

3 異常的血管生成

早期DN存在異常的血管生成，可致腎小球肥大及微量蛋白尿。輕度損傷的GECs主要增加了血管內(nèi)皮生長因子受體(vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR)的激活，血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)與VEGFR2結(jié)合發(fā)生自身磷酸化，并通過PI3K/Akt信號途徑使細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平升高，鈣離子與鈣調(diào)蛋白結(jié)合后激活eNOS表達(dá)，導(dǎo)致NO產(chǎn)生增加。VEGF信號傳導(dǎo)還可使eNOS mRNA及蛋白質(zhì)水平升高，eNOS表達(dá)增加，促進(jìn)血管通透性增高及內(nèi)皮細(xì)胞的存活[26]。此外，VEGF/VEGFR2信號還可激活磷脂酶γ(phospholipase gamma，PLC γ)，使PKC表達(dá)增加，前列腺素2(prostaglandin 2，PGI2)水平升高[26]，從而促進(jìn)血管新生。富亮氨酸α2糖蛋白1(leucine-rich alpha-2-glycoprotein 1，LRG1)是一種促血管生成因子，主要表達(dá)于GECs中，研究證實，腎小球LRG1參與了異常血管的生成，其機(jī)制獨立于VEGF信號傳導(dǎo)途徑[27]。高糖及炎癥導(dǎo)致GECs中LRG1表達(dá)升高，通過募集TGF-β輔助受體ENG促進(jìn)TGF-β與激活素受體樣激酶1(activin receptor like kinase 1，ALK1)受體結(jié)合，磷酸化Smad1/5/8，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞異常血管生成。LRG1基因缺失可明顯減輕早期DN動物模型的腎功能損傷及異常血管生成[28]。軸突導(dǎo)向因子(Netrin-1)可與Unc-5 Netrin受體B(UNC5B)結(jié)合調(diào)節(jié)血管生成。Jiao等[29]在DN患者及鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的DN大鼠GECs中發(fā)現(xiàn)，UNC5B表達(dá)上調(diào)，并與Netrin-1競爭性結(jié)合后可抑制VEGR下游蛋白酪氨酸激酶(Src protein tyrosine kinase，SRC)信號傳導(dǎo)，最終導(dǎo)致異常的血管生成；通過去除內(nèi)源性UNC5B并增加外源性Netrin-1可抑制腎小球的異常血管生成，降低腎小球濾過率及蛋白尿。神經(jīng)遷移蛋白(Slit2)是一種分泌蛋白，高糖環(huán)境下，內(nèi)皮細(xì)胞Slit2/Robo1信號激活并參與異常血管的生成，阻斷該途徑可以抑制異常血管生成的過程[30]。綜上所述，LRG1、Netrin-1/UNC5B及Slit2/Robo1是治療早期DN異常血管生成的潛在靶點。

4 炎癥反應(yīng)

炎癥是導(dǎo)致DN的重要病理生理基礎(chǔ)。高血糖癥導(dǎo)致AGEs增多，通過RAGE-NF-κB信號通路誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞遷移并釋放炎癥因子TNF-α及IL-1β[31]，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子的表達(dá)，同時減少保護(hù)分子如血栓調(diào)節(jié)蛋白的產(chǎn)生[32]。炎性因子還能誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞糖萼脫落，從而增加黏附分子的暴露及白細(xì)胞的募集，加速DN的進(jìn)展[10]。趨化素(Chemerin)是一種脂肪細(xì)胞因子，可刺激炎性因子釋放并誘導(dǎo)炎性細(xì)胞浸潤，趨化素通過與其受體趨化素受體23(ChemR23)結(jié)合，增加TGF-β1及其他炎性因子的表達(dá)而導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞炎癥，加重DN進(jìn)程[33]。蛋白激酶受體1-4(PAR1-4)是表達(dá)于內(nèi)皮細(xì)胞表面的G蛋白偶聯(lián)受體(GPCRs)，被凝血蛋白酶特異性激活后可調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者中存在凝血功能障礙，凝血酶激活PAR1后上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞的炎性細(xì)胞因子如IL-1、IL-6、TNF以及細(xì)胞黏附分子如E-選擇素、細(xì)胞間黏附分子-1(intercellular adhesion molecule 1，ICAM-1)、血管細(xì)胞黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule 1，VCAM-1)等的表達(dá)，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，增加其通透性[34]，而大量細(xì)胞凋亡可引發(fā)炎癥反應(yīng)[35]。Gasdermin D(GSDMD)是一種新發(fā)現(xiàn)的重要的細(xì)胞凋亡執(zhí)行蛋白，可被caspases裂解，高糖可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞中Nod樣受體蛋白3(NLRP3)炎性小體活化，活化的NLRP3通過caspase-1把GSDMD裂解為蛋白水解片段，在細(xì)胞膜上形成孔并導(dǎo)致細(xì)胞死亡，釋放大量促炎因子如IL-1β[36]，增加黏附因子ICAM-1及VCAM-1的表達(dá)，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞炎癥的發(fā)生[37]。Anagliptin是一種二肽基肽酶4(DPP4)抑制劑，可通過上調(diào)沉默信息調(diào)節(jié)因子1(silent information regulator 1，SIRT1)表達(dá)及激活Nox4-ROS-TXNIP通路抑制高糖誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞NLRP3活化及caspase-1表達(dá)，對內(nèi)皮細(xì)胞起保護(hù)作用[38]。

5 內(nèi)皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(endothelial-mesenchymal transition，EndMT)

腎纖維化是DN發(fā)展至晚期的一個重要標(biāo)志，EndMT是內(nèi)皮功能障礙的特殊特征，可致微血管稀疏[39]，并促進(jìn)DN腎纖維化的進(jìn)展[40]。內(nèi)皮細(xì)胞譜系示蹤顯示，在鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的DN小鼠纖維化腎間質(zhì)中存在內(nèi)皮來源的α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)陽性肌成纖維細(xì)胞，表明EndMT參與了腎纖維化[41]。Peng等[42]證實在DN患者及db/db糖尿病小鼠的GECs中發(fā)生了EndMT。異常的TGF-β信號傳導(dǎo)具有促進(jìn)纖維化作用，TGF-β1/Smad信號通路是導(dǎo)致EndMT的最主要通路之一[43]。高血糖癥及其相關(guān)代謝和血流動力學(xué)改變可使糖尿病動物模型及DN患者分泌TGF-β，TGF-β活化激活素受體樣激酶5(activin receptor like kinase 5，ALK5)受體，導(dǎo)致Smad2/3磷酸化[44]，并與Smad4形成異源二聚體易位至細(xì)胞核，直接與DNA相互作用，以調(diào)節(jié)TGF-β靶基因的轉(zhuǎn)錄[45]。Li等[46]在鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的DN小鼠中證實了TGF-β/Smad3信號通路促進(jìn)EndMT的過程。Zhao等[47]在糖尿病動物模型GECs中發(fā)現(xiàn)刺猬相互作用蛋白(Hhip)表達(dá)升高，隨后激活TGF-β1/Smad級聯(lián)反應(yīng)促進(jìn)EndMT，最終導(dǎo)致纖維化。然而，Saura等[48]發(fā)現(xiàn)，TGF-β1/Smad信號通路的激活也會誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞中eNOS表達(dá)上調(diào)，可能對內(nèi)皮細(xì)胞具有保護(hù)作用。TGF-β信號傳導(dǎo)對內(nèi)皮細(xì)胞的作用仍需更多的實驗進(jìn)行探究。除TGF-β外，AGEs可通過與RAGE受體結(jié)合誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞中的Smad3激活，促進(jìn)EndMT的進(jìn)程，而使用Smad3抑制劑SIS3可降低EndMT，延緩DN的發(fā)展[46]。 氧化應(yīng)激可促進(jìn)EndMT過程，Lin等[49]通過體外實驗驗證了氧化應(yīng)激通過激活SIRT3-Foxo3a-過氧化氫酶信號通路導(dǎo)致EndMT及腎纖維化。除TGFβ1-Smad2/3及SIRT3-Foxo3a-過氧化氫酶通路外，DKK3-Wnt通路在EndMT及腎纖維化中也有作用。研究發(fā)現(xiàn)，Dickkopf相關(guān)蛋白3(DKK3)可抑制腎臟內(nèi)皮細(xì)胞的生長、促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞的形成，并激活EndMT，而Wnt通路抑制劑可下調(diào)DKK3的表達(dá)，同時抑制腎臟纖維化[50]。高糖可導(dǎo)致Rho相關(guān)激酶(Rho-associated kinase，ROCK1)表達(dá)升高，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞EndMT的發(fā)生，使用ROCK1抑制劑可阻斷EndMT，同時阻止蛋白尿的進(jìn)展[42]。

6 自 噬

自噬對內(nèi)皮細(xì)胞的調(diào)節(jié)具有重要作用。自噬可調(diào)節(jié)NO的產(chǎn)生、血管生成及血栓形成，內(nèi)皮細(xì)胞自噬受損可改變細(xì)胞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化[51]。近年研究發(fā)現(xiàn)，自噬參與了DN內(nèi)皮細(xì)胞的損傷，高糖通過抑制腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine monophosphate activated protein kinase，AMPK)依賴的LKB1/STRAD/MO25復(fù)合物形成，降低了G E C s 自噬標(biāo)志物如自噬基因相關(guān)蛋白5(autophagy gene-associated protein 5，Atg5)、Atg7、Atg3的表達(dá)，從而降低微管相關(guān)蛋白質(zhì)1輕鏈3 B/A (microtubule-associated protein 1 light chain 3 B/A，LC3B/A)的比值，抑制自噬的發(fā)生[52]。體外實驗中特異性敲除內(nèi)皮細(xì)胞的Atg5可導(dǎo)致糖尿病引起的GECs損傷[53]，而在GECs的Atg5敲除小鼠中出現(xiàn)腎小球形態(tài)異常及ROS積累，提示內(nèi)皮細(xì)胞的自噬可減輕腎小球氧化應(yīng)激損傷并能維持腎小球毛細(xì)血管的完整性[54]，表明自噬對內(nèi)皮細(xì)胞及DN具有保護(hù)作用。

7 內(nèi)皮細(xì)胞與其他細(xì)胞間的通訊

內(nèi)皮細(xì)胞損傷在早期DN的發(fā)生、發(fā)展中起關(guān)鍵作用，它與腎小球足細(xì)胞、系膜細(xì)胞及腎小管上皮細(xì)胞在解剖位置上可能存在相互串?dāng)_，并影響DN的發(fā)展，因此，研究內(nèi)皮細(xì)胞與其他細(xì)胞間的串?dāng)_具有十分重要的意義。

7.1 內(nèi)皮細(xì)胞與足細(xì)胞 足細(xì)胞通過與內(nèi)皮細(xì)胞串?dāng)_來維持毛細(xì)血管內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)[55]，足細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞損傷共同參與了腎小球疾病的進(jìn)展。血管內(nèi)皮生長因子A(vascular Endothelial growth factor receptor，VEGF-A)及其受體VEGFR系統(tǒng)對正常的腎小球發(fā)育及維持腎臟穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，其變化在DN進(jìn)展中起主要作用。足細(xì)胞合成VEGF，通過旁分泌的方式與表達(dá)在內(nèi)皮細(xì)胞表面的VEGFR結(jié)合發(fā)揮作用。DN早期，各種因素導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞的VEGFR表達(dá)升高，足細(xì)胞可通過維持較高水平的基礎(chǔ)自噬以快速響應(yīng)由內(nèi)皮細(xì)胞引起的細(xì)胞毒性[56]，使VEGF/VEGFR表達(dá)上調(diào)從而促進(jìn)腎小球血管新生。然而到DN晚期，VEGF/VEGFR表達(dá)下調(diào)則導(dǎo)致血管稀疏及腎臟纖維化。其原因可能是到疾病后期，損傷的內(nèi)皮細(xì)胞通過胞外囊泡影響足細(xì)胞的細(xì)胞骨架排列、線粒體功能并增加miRNA-200c-3p的表達(dá)[57]， 足細(xì)胞自噬不足[56]導(dǎo)致自身損傷嚴(yán)重，VEGF/VEGFR產(chǎn)生減少。血管緊張素/血管生成素受體2 (Ang/Tie-2)系統(tǒng)在維持內(nèi)皮完整性中起至關(guān)重要的作用，并參與了DN的病理生理過程。Ang-Ⅰ主要在足細(xì)胞中表達(dá)，調(diào)節(jié)VEGF水平，促進(jìn)細(xì)胞存活并維持正常內(nèi)皮細(xì)胞功能[58]。Ang-Ⅱ是內(nèi)皮細(xì)胞中Tie-2的拮抗配體，以自分泌方式抑制Ang-Ⅰ與Tie-2結(jié)合。高糖及AGEs通過降低Ang-Ⅰ誘導(dǎo)的Akt及叉頭框轉(zhuǎn)錄因子O1(forkhead box transcription factor O-1，F(xiàn)oxO1)磷酸化，并增加了Ang-Ⅱ的表達(dá)，抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖、增加ROS產(chǎn)生并降低氧化型及還原型谷胱甘肽間的比值，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙[59]。 內(nèi)皮素1(endothelin 1，ET-1)是一種具有促炎及促纖維化作用的血管收縮肽，主要由GECs表達(dá)。足細(xì)胞通過激活TGF-β R1信號激活相鄰內(nèi)皮細(xì)胞的內(nèi)皮素A受體(ETAR)，抑制ETAR可預(yù)防足細(xì)胞丟失、白蛋白尿及腎小球硬化[17]。此外，損傷的內(nèi)皮細(xì)胞還可通過外泌體的作用導(dǎo)致EndMT及足細(xì)胞功能障礙[60]。

7.2 內(nèi)皮細(xì)胞與系膜細(xì)胞 腎小球硬化是DN的主要病理特征，腎小球基底膜增厚、細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)增多是腎小球系膜細(xì)胞表型發(fā)生改變所致。GECs可與系膜細(xì)胞直接接觸并相互作用，如GECs分泌的血小板衍生生長因子B(platelet-derived growth factor B，PDGFB)與系膜細(xì)胞上的血小板衍生生長因子受體β(platelet-derived growth factor receptors β，PDGFR-β)結(jié)合有助于系膜細(xì)胞發(fā)育。沉默PDGFB基因及其受體PDGFR-β基因可減少系膜細(xì)胞的增殖及ECM的累積[61]。在糖尿病中，損傷的GECs通過旁分泌機(jī)制導(dǎo)致系膜細(xì)胞損傷，促進(jìn)DN的進(jìn)展[62]，其機(jī)制是高糖通過激活PI3K/Akt及MAPK通路介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞分泌更多富含circRNA的外泌體，促進(jìn)了α-SMA的表達(dá)，并通過TGF-β1/Smad3信號通路影響系膜細(xì)胞的增殖并促進(jìn)EndMT，最終導(dǎo)致腎纖維化[63]。另外有研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的ET-1介導(dǎo)了腎小球系膜細(xì)胞中ETAR的活化，使RhoA/ROCK通路被激活，導(dǎo)致了系膜細(xì)胞的增殖及ECM的累積[64]。

7.3 內(nèi)皮細(xì)胞與腎小管上皮細(xì)胞 DN早期有不同程度的腎小管損傷，腎小管上皮細(xì)胞及GECs間的串?dāng)_在DN的發(fā)生和發(fā)展中起著重要作用[65-66]。腎小管上皮細(xì)胞損傷可導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能出現(xiàn)異常。氧化應(yīng)激可通過NF-κB及其他信號通路介導(dǎo)GECs損傷、凋亡及EndMT的發(fā)生[67]。DPP-4抑制劑作用于遠(yuǎn)端腎小管時，可減輕腎臟組織的氧化應(yīng)激水平，防止炎性因子引起的內(nèi)皮細(xì)胞損傷，并減少蛋白尿排泄[68]。此外，腎小管上皮細(xì)胞可通過Ang-Ⅰ/Ang-Ⅱ-Tie-2軸[67]及VEGF/VEGFR軸[69]調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞功能。同時，受損的內(nèi)皮細(xì)胞也可通過產(chǎn)生Kruppel樣因子(KLF)[70-71]、肝細(xì)胞生長因子(HGF)[72]、 胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白(IGFBP)[67,73]反過來影響腎小管上皮細(xì)胞的形態(tài)及功能。如何維持內(nèi)皮細(xì)胞與其他細(xì)胞間正常的串?dāng)_關(guān)系可能成為預(yù)防和治療DN的新策略。

8 表觀遺傳學(xué)

長期處于高糖狀態(tài)下的DN患者存在代謝記憶現(xiàn)象，即去除原始刺激因素后，代謝記憶仍會導(dǎo)致糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生[74]。因此，有學(xué)者提出表觀遺傳學(xué)可能與DN的進(jìn)展有關(guān)[75]。在DN患者腎臟中發(fā)現(xiàn)存在顯著差異的DNA甲基化基因，為表觀遺傳學(xué)與DN間的關(guān)系提供了直接證據(jù)[76]。高糖可誘導(dǎo)表觀遺傳的改變，如關(guān)鍵基因啟動子區(qū)高度甲基化及組蛋白修飾，從而使糖基化產(chǎn)物及自由活性氧等代謝產(chǎn)物累積[77]，調(diào)控下游NF-κB、RAGE及纖溶酶原激活劑抑制劑-1(plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1) 等基因的表達(dá)，進(jìn)而引起病理性血管新生、血管通透性改變及抑制DNA合成等病理性過程[78-79]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，miRNA參與了調(diào)節(jié)DN的進(jìn)展，如在糖尿病db/db小鼠GECs中發(fā)現(xiàn)miRNA-93下 調(diào)[80]，miR-29c、miR-129及miR-200b上調(diào)[81]，共同影響血管生成，而miR-146a下調(diào)促進(jìn)了氧化應(yīng)激及腎功能障礙[74]。上述證據(jù)表明，表觀遺傳機(jī)制通過微調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞基因的表達(dá)促進(jìn)疾病進(jìn)展，并可能是代謝記憶現(xiàn)象的關(guān)鍵機(jī)制之一，進(jìn)一步深入研究內(nèi)皮細(xì)胞關(guān)鍵基因的表觀遺傳機(jī)制及相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，有助于深入闡明DN的發(fā)生發(fā)展機(jī)制，而消除代謝記憶為研發(fā)有效的治療藥物提供了新的靶點[79]。

9 外泌體

外泌體是從細(xì)胞分泌到細(xì)胞外空間的囊樣體，在腎臟中具有維持細(xì)胞間通訊及信號傳導(dǎo)、參與免疫調(diào)節(jié)的作用[82]。在糖尿病患者的血液、尿液中已檢測到可作為潛在臨床診斷標(biāo)志物的各種外泌體[83]， 而內(nèi)皮細(xì)胞損傷在DN早期出現(xiàn)，內(nèi)皮細(xì)胞已被證明可以分泌外泌體，并促進(jìn)DN的進(jìn)程[83-85]，因此，研究內(nèi)皮細(xì)胞外泌體對于早期診斷和防治DN具有重要意義。高糖狀態(tài)下，內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生富含TGF-β1mRNA的外泌體，導(dǎo)致上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)及腎小球系膜細(xì)胞表達(dá)α-SMA[63]，促進(jìn)纖維化[60,86]；通過分泌含有circRNA-0077930[87]、Versican蛋白[88]及Notch3[87]等的外泌體誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞鈣化或衰老。外泌體除傳遞損傷信號外，還具有保護(hù)作用，如內(nèi)皮集落形成細(xì)胞(ECFC)[89]及內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPC)[90]分泌的外泌體具有抑制內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，促進(jìn)增殖、遷移的作用。缺氧狀態(tài)下，內(nèi)皮細(xì)胞釋放的外泌體通過上調(diào)賴氨酰氧化酶樣蛋白2增加膠原蛋白交聯(lián)活性，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞修復(fù)[91]。綜上，除挖掘具有臨床診斷意義的外泌體外，還可根據(jù)外泌體的不同作用研發(fā)治療DN的新型藥物。

10 總結(jié)與展望

GECs以其獨特的結(jié)構(gòu)和功能在腎小球濾過屏障正常功能的發(fā)揮中起著關(guān)鍵作用。GECs損傷的機(jī)制可能是通過糖代謝紊亂、氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、異常血管生成等所致(圖1)。近年來研究表明，腎臟細(xì)胞間存在串?dāng)_，作為終末分化的細(xì)胞，內(nèi)皮細(xì)胞極易受到其他損傷細(xì)胞的影響而發(fā)生結(jié)構(gòu)或功能的改變，如損傷的腎小管上皮細(xì)胞及足細(xì)胞可使GECs炎癥及氧化應(yīng)激水平增高，導(dǎo)致其凋亡及病理性的血管增生[62,67]。此外，各種研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)內(nèi)皮細(xì)胞表觀遺傳學(xué)發(fā)生改變時，其損傷程序不會因為去除致病因素而終止，由于代謝記憶的存在，內(nèi)皮細(xì)胞持續(xù)表達(dá)致病基因，使自身及周圍其他細(xì)胞發(fā)生損傷，最終導(dǎo)致腎臟細(xì)胞外基質(zhì)增多，表現(xiàn)為腎功能不全。

圖1 糖尿病腎病內(nèi)皮細(xì)胞損傷機(jī)制示意圖Fig.1 The mechanism of endothelial cells injury in diabetic nephropathy

傳統(tǒng)的抗氧化、抗纖維化、抗VEGF及保護(hù)糖萼等措施可緩解DN的發(fā)展，但對疾病中晚期治療效果不明顯，疾病仍向終末期腎病發(fā)展。最近幾年，臨床前模型及臨床研究發(fā)現(xiàn)，鈉糖共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2(sodium-sugar co-transporter 2，GLT2)抑制劑可減輕系統(tǒng)性大血管和腎臟微血管僵硬度，減緩DN進(jìn)程，其機(jī)制可能與抑制AGEs的生成、恢復(fù)eNOS活性、減少和降低血管炎癥信號傳導(dǎo)有關(guān)[92-94]。SGLT2抑制劑對內(nèi)皮細(xì)胞的影響具有特異性，如卡格列凈可抑制人類內(nèi)皮細(xì)胞增殖及血管形成，但依帕格列凈或達(dá)格列凈則未發(fā)現(xiàn)這類作用。關(guān)于SGLT2抑制劑對內(nèi)皮細(xì)胞的作用機(jī)制及具體信號通路仍需大規(guī)模臨床試驗的驗證。

治療DN的關(guān)鍵在于早期診斷和預(yù)防。目前對早期DN仍無精準(zhǔn)的診斷方法，而作為在DN早期即出現(xiàn)損傷的GECs，探究其損傷標(biāo)志物及如何將檢測GECs損傷的方法用于DN的早期診斷及防治，是未來的研究方向。