PKC-β在糖尿病腎病中的作用*

楊婷婷 揚(yáng)翼 朱圣煒 潘曉燕

(1.嘉興學(xué)院醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)系2013級(jí)；2.嘉興學(xué)院醫(yī)學(xué)院病理學(xué)教研室，浙江 嘉興 314001)

綜 述

PKC-β在糖尿病腎病中的作用*

楊婷婷1揚(yáng)翼1朱圣煒1潘曉燕2△

(1.嘉興學(xué)院醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)系2013級(jí)；2.嘉興學(xué)院醫(yī)學(xué)院病理學(xué)教研室，浙江 嘉興 314001)

本文全面綜述了蛋白激酶C-β(Protein kinase C-β，PKC-β)Ⅰ和Ⅱ兩種亞型的分子特點(diǎn)和功能，PKC-β在糖尿病腎病的發(fā)生及發(fā)展過程中所起的作用，以及糖代謝改變、血流動(dòng)力學(xué)異常、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(Transforming growth factor-β，TGF-β1)等因素對(duì)PKC-β的表達(dá)的影響。

PKC-βⅠ；PKC-βⅡ；糖尿病腎病

據(jù)世界衛(wèi)生組織(World health organization，WTO)估計(jì)，全球目前有超過1.5億糖尿病患者，到2025年將增加1倍，總數(shù)可達(dá)到3億多，其中發(fā)展中國(guó)家將呈暴發(fā)性增加，目前我國(guó)已有9200萬(wàn)糖尿病患者[1]。面對(duì)如此大的患病基數(shù)，加上病人飲食運(yùn)動(dòng)自我保健就醫(yī)意識(shí)缺乏，同時(shí)由于糖尿病自身疾病和其引起的嚴(yán)重的并發(fā)癥不同，目前我國(guó)糖尿病的治療情況不容樂觀。近年來發(fā)現(xiàn)，糖尿病引起的腎臟病變是糖尿病患者的致死、致殘的主要原因，其中最具有特征性的病變主要是糖尿病腎小球硬化癥，即糖尿病腎病(Diabetic nephropathy，DN)，它是糖尿病患者最重要的微血管慢性并發(fā)癥之一，也是1型糖尿病-胰島素依賴型糖尿病(Insulin dependent diabetes mellitus，IDDM)-患者的主要死因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，DN在1型糖尿病中的患病率約為33%～40%，2型糖尿病中的患病率約為20%～25%。

1 PKC-β的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、分布

蛋白激酶C家族有3種，包括至少12種亞型。該蛋白家族通過各種底物蛋白磷酸化，參與細(xì)胞因子和激素等細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、離子通道調(diào)節(jié)、基因表達(dá)調(diào)控等多種重要過程。Ca2+和甘油二酯(Diacylglycerol，DG)的結(jié)合可協(xié)調(diào)活化PKC。PKC-β是其經(jīng)典類型，包括PKC-βⅠ和PKC-βⅡ2種亞型，兩者均由PRKCB1基因編碼，是PRKCB1基因選擇性剪接產(chǎn)生的兩種不同的多肽，且二者的基因組成只有羧基末端的50個(gè)氨基酸成分不同[2]。

PKC-βⅠ的氨基數(shù)量為671，分子量為76790；而PKC-βⅡ的氨基數(shù)量為673，分子量為76933，兩者的人染色體定位都在第16號(hào)染色體上，且激活劑都為磷脂酰絲氨酸(Phosphatidylserine，PS)、Ca2+、二脂酰甘油(Diacylglycerol，DAG)、非飽和脂肪酸(Unsaturated fatty acid，F(xiàn)FA)[3]。PKC-βⅠ和PKC-βⅡ在DAG上的結(jié)合位點(diǎn)氨基酸序列相同，為SPTFCDHCGSLLYGLIHQGMKCDTCMMNVHKRCVMNVPSLCGTD；假性底物區(qū)氨基酸序列均為PSEGEESTVRFARKGALRQKNVHEVKNHKFTARFFKQPTF；ATP結(jié)合位點(diǎn)氨基酸序列均為L(zhǎng)GKGSFGKVMLSERKGTDELYAVKILKKD；磷?；D(zhuǎn)移位點(diǎn)氨基酸序列為L(zhǎng)KLDNVMLDSEGHIKIADFGMCKENIWDGV[3]。

經(jīng)典型PKC有調(diào)節(jié)和催化兩種功能區(qū)，其中調(diào)節(jié)區(qū)包含C1、C2區(qū)，C1區(qū)為二油(Diacylglycerol，DAG)區(qū)，C2為Ca結(jié)合區(qū)；而催化區(qū)含C3、C4區(qū)，其中C3區(qū)為ATP結(jié)合區(qū)，C4區(qū)為底物結(jié)合區(qū)。

PKC-β巨噬細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及系膜細(xì)胞等多種類型的細(xì)胞中都有表達(dá)[4]，且隨機(jī)體不同的病理生理狀況，其表達(dá)與定位也相應(yīng)變化，如去甲腎上腺素刺激心肌細(xì)胞受體后，PKC-βⅠ和PKC-βⅡ的位置發(fā)生變化，PKC-βⅠ從胞質(zhì)可溶部分轉(zhuǎn)向至胞核上，同時(shí)PKC-βⅡ從核外纖維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)位核膜和核內(nèi)。而且PKC-βⅠ參與細(xì)胞增殖、分化、凋亡、血管生成等多種信號(hào)傳導(dǎo)過程，如PKC-β可誘導(dǎo)心鈉素(Atrial natriuretic factor，ANF)基因表達(dá)[3]。

2 PKC-β的激活與信號(hào)通路

新合成的PKC-βⅠ是一條跨細(xì)胞膜的單多肽鏈，在蛋白激酶1(Phosphoinositide-dependent protein kinase 1，PDK-1)的作用下，經(jīng)A-loop磷酸化、自體磷酸化、折疊，使PKC-βⅠ的穩(wěn)定性提高，再經(jīng)進(jìn)一步磷酸化折疊成假底物以相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)從細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中，在鈣離子、DAG、佛波酯等第二信使作用下完成假底物脂質(zhì)溶解并向細(xì)胞膜轉(zhuǎn)位并活化。在正常情況下，活化PKC-βⅠ很快被其磷酸酯酶如PHLPP去磷酸化并促進(jìn)其最終活化[5]。

3 PKC-β在糖尿病腎病中的改變

在糖尿病腎病(Diabetic nephropathy，DN)的發(fā)生發(fā)展中，蛋白激酶C(Protein kinase C，PKC)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的異常為其重要的發(fā)病原因之一。免疫組化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，正常腎小球細(xì)胞中PKC-α，PKC-βⅠ和PKC-βⅡ均有表達(dá)；早期及臨床糖尿病腎病患者腎小球中PKC-α和PKC-Ⅰ表達(dá)均明顯增強(qiáng)，而PKC-βⅡ表達(dá)明顯減弱[6]。同時(shí)有文獻(xiàn)報(bào)道PKC亞基表達(dá)增加與其持續(xù)的激活狀態(tài)有關(guān)，PKC-α和PKC-βⅠ的活性在糖尿病腎病狀態(tài)下增加，同時(shí)正反饋于糖尿病腎病的發(fā)病情況。

3.1 糖代謝異常、血流動(dòng)力學(xué)變化

糖代謝異常，通過糖酵解從頭合成途徑使DAG的合成增加，直接激活DAG-PKC通路使得PKC表達(dá)增加；也可激活多元醇通路從頭合成DAG，使PKC由細(xì)胞質(zhì)向細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移量增加，同時(shí)多元醇通路的限速酶能增加PKC表達(dá)。腎血流動(dòng)力學(xué)的改變可以引起腎小球動(dòng)脈肌源性反應(yīng)，牽拉系膜細(xì)胞從而促進(jìn)PKC的活化，同時(shí)由于腎素-血管緊張素系統(tǒng)的激活，血管緊張素Ⅱ(AngiotensinⅡ，AngⅡ)增高，可以使藕連的異三聚體G蛋白與酪氨酸激酶TK激活，并進(jìn)一步產(chǎn)生DAG促進(jìn)PKC的活化[7]。以上這些通路在糖尿病狀態(tài)下，均可促進(jìn)DAG-PKC通路的活化，從而導(dǎo)致微血管并發(fā)癥的發(fā)生[8]。此外，脂代謝異?？梢允菇M織和細(xì)胞中脂肪酸及其酯(包括DAG)聚集，導(dǎo)致組織中DAG水平升高，促進(jìn)PKC-β活化[9]。

3.2 血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(Transforming growth factor-β，TGF-β1)

血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-βⅠ(Transforming growth factor-β，TGF-βⅠ)是DN重要的發(fā)病因子，VEGF可以促進(jìn)DN腎小球細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrixc，ECM)的沉積，而TGF-β1通過血管內(nèi)皮細(xì)胞通透性的改變參與患者體內(nèi)蛋白尿的形成。糖尿病患者PKC活性的增加，可以促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)的TGF-β1、VEGF的產(chǎn)生和表達(dá)的增加。有研究證實(shí)，在糖尿病患者中，PKC-βⅠ表達(dá)與TGF-β1的表達(dá)呈正相關(guān)[6]，TGF-β1可以誘導(dǎo)足細(xì)胞凋亡，引起腎臟肥大和纖維化。

3.3 PKC調(diào)節(jié)細(xì)胞游離鈣的濃度對(duì)DN患者的影響

有研究發(fā)現(xiàn)PKC通過調(diào)節(jié)細(xì)胞質(zhì)中游離鈣的濃度，使腎小球收縮功能發(fā)生變化導(dǎo)致腎小球系膜細(xì)胞興奮-收縮耦聯(lián)[10-11]。然而PKC引起的鈣離子與系膜細(xì)胞之間是否存在進(jìn)一步的反饋機(jī)制目前尚無(wú)明確研究。

4 臨床應(yīng)用

糖尿病腎病是糖尿病危害性最大的慢性并發(fā)癥之一，其發(fā)病機(jī)制很復(fù)雜。在各型糖尿病中，高血糖是導(dǎo)致DN發(fā)生的一個(gè)重要原因，長(zhǎng)期高血糖環(huán)境可誘導(dǎo)產(chǎn)生PKC信號(hào)[12]，且其所誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激(Oxidative stress)，如尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(Nicotinamideadeninedinucleotide phosphate，NADPH)氧化酶促進(jìn)DN發(fā)生[13]。而PKC-β抑制劑可能通過抑制腎組織巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)[14]，調(diào)節(jié)腎臟血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(TGF-β1)[15]，以及通過降低腎小球基膜的厚度和減少微量白蛋白尿來對(duì)糖尿病患者腎臟起保護(hù)作用[16]。如PKC-β抑制劑LY333531[14]，大量研究發(fā)現(xiàn)PKC-β抑制劑LY333531對(duì)糖尿病腎臟NADPH與超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)有影響。具體機(jī)制為：通過抑制糖尿病腎臟NADPH氧化酶的活化與表達(dá)以及促進(jìn)Cu/Zn-SOD的表達(dá)恢復(fù)SOD活性，來減少早期糖尿病腎臟的氧化損傷，從而發(fā)揮其保護(hù)腎臟作用[13]。不僅如此，LY333531還能降低血糖，減少AER、VEGF、MIF的排泄，減少DM大鼠腎小球細(xì)胞數(shù)及ECM，發(fā)揮保護(hù)腎臟的作用。

5 結(jié)語(yǔ)

糖代謝異常、血流動(dòng)力學(xué)變化、脂代謝異常等改變可以使得PKC-β活性增加，同時(shí)引起腎素血管緊張素系統(tǒng)的激活，促進(jìn)TGF-β1和VEGF的表達(dá)，兩者在多個(gè)環(huán)節(jié)上參與糖尿病腎病的發(fā)生,最終引起糖尿病腎病的發(fā)生[16]。PKC-β抑制劑可通過減少早期糖尿病腎臟的氧化損傷、降低血糖、抑制VEGF及TGF-β1的表達(dá)等起到保護(hù)腎臟的作用。故使用PKC-β抑制劑治療糖尿病腎病很可能是將來糖尿病腎病治療方法的研究熱點(diǎn)。

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Role of PKC-β in diabetic nephropathy*

Yang Ting-ting1, Yang Yi1, Zhu Sheng-wei1, Pan Xiao-yan2△

(1.Grade 2013, Department of Clinical Medicine, Jiaxing University School of Medicine; 2.Department of Pathology, Jiaxing University Medical College, Zhejiang Jiaxing 314001)

浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃暨新苗人才計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2015R417002)

楊婷婷，女，臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)2013級(jí)本科生，Email：15157313942@139.com。

△通訊作者：潘曉燕，女，副教授，主要從事天然產(chǎn)品的心血管保護(hù)作用，Email：jxpanxiaoyan@yeah.net。

2016-10-27)