細(xì)胞因子在糖尿病腎病中的作用研究

龐薇++韓睿

[摘要] 糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制至今尚未闡明，目前認(rèn)為腎小球基底膜增厚和系膜區(qū)擴(kuò)張引起的腎小球硬化是該病的主要病理改變。近年來研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病腎病的發(fā)生、發(fā)展與一些細(xì)胞因子密切相關(guān)。本文就轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）、血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、結(jié)締組織生長因子（CTGF）、成纖維細(xì)胞生長因子-2（FGF-2）在糖尿病腎病中作用的研究成果做一綜述，以期為糖尿病腎病的治療提供一個(gè)新的方向。

[關(guān)鍵詞] 糖尿病腎??；轉(zhuǎn)化生長因子-β；血管內(nèi)皮生長因子；結(jié)締組織生長因子；成纖維細(xì)胞生長因子-2

[中圖分類號(hào)] R587.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210（2017）04（a）-0064-03

[Abstract] The pathogenesis of diabetic nephropathy is not yet completely clear. It is recognized that glomerular sclerosis caused by the thickening of glomerular basement membrane and the expansion of mesangial area， is the main pathological change at present. In recent years， it is found that some cytokines have closely related to the occurrence and progress of diabetic nephropathy. The purpose of this paper is to review the role of transformation of growth factor-β（TGF-β）， vascular endothelial growth factor （VEGF）， connective tissue growth factor （CTGF） and fibroblast growth factor 2 （FGF-2） in the development of diabetic nephropathy， in order to explore a new therapeutic direction.

[Key words] Diabetic nephropathy； Transforming growth factor-β； Vascular endothelial growth factor； Connective tissue growth factor； Fibroblast growth factor -2

糖尿病腎?。╠iabetic nephropathy，DN）在2型糖尿病患者中發(fā)病率為20%～40%，是糖尿病患者死亡的主要原因之一[1]。DN的發(fā)病機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜，包括遺傳易感性、長期高血糖、晚期糖基化終末產(chǎn)物和活性氧增加、蛋白激酶C通路和腎素-血管緊張素系統(tǒng)的活性增高等[2]。然而，近年來有大量研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞因子在DN進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。因?yàn)殚L期的高血糖刺激內(nèi)皮細(xì)胞、系膜細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞異常分泌多種細(xì)胞因子并且作用于腎臟，引起腎小球結(jié)構(gòu)和功能異常導(dǎo)致腎功能下降[2]。本文主要介紹轉(zhuǎn)化生長因子-β（transformation of growth factor-β，TGF-β）、血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、結(jié)締組織生長因子（connective tissue growth factor，CTGF）、成纖維細(xì)胞生長因子-2（fibroblast growth factor 2，F(xiàn)GF-2）在DN發(fā)展過程中的作用，旨在為DN的治療提供新方向。

1 轉(zhuǎn)化生長因子-β在糖尿病腎病中的作用

TGF-β是誘導(dǎo)腎纖維化的重要因子，它通過激活Smads蛋白介導(dǎo)的相關(guān)通路促進(jìn)腎纖維化。Smads蛋白是位于TGF-β受體下游的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白[3]。目前發(fā)現(xiàn)的Smads蛋白分三類，第一類Smad蛋白，常見Smad1、Smad2、Smad3、Smad5蛋白，其中，Smad2、Smad3蛋白在腎纖維化過程中發(fā)揮作用；第二類常見Smad4蛋白；第三類為抑制型Smad蛋白，常見Smad6和Smad7蛋白，有抑制TGF-β的作用[4]。當(dāng)TGF-β激活Smad3蛋白時(shí)腎臟組織會(huì)生成大量ECM的降解，造成腎臟ECM大量堆積[5]。TGF-β還可以激活Smad2蛋白和Smad3蛋白的信號(hào)通路使細(xì)胞核內(nèi)CTGF的轉(zhuǎn)錄水平升高，當(dāng)CTGF在組織中的表達(dá)增加，會(huì)促進(jìn)腎臟發(fā)生細(xì)胞上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）[6-7]。在糖尿病大鼠中增加抑制Smad7蛋白的表達(dá)后發(fā)現(xiàn)，大鼠的腎小球基質(zhì)膠原水平顯著增加，同時(shí)還減緩了EMT進(jìn)展[8-9]。實(shí)驗(yàn)證明，Smad7蛋白可以抑制Smad3蛋白的磷酸化來抑制TGF-β信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)[10-11]。因此，Smad7蛋白有利于控制腎纖維化的進(jìn)展。Rathinam等[12]采用ELISA實(shí)驗(yàn)檢測(cè)糖耐量異常組、糖尿病組、糖尿病腎病組中TGF-β水平的變化，發(fā)現(xiàn)TGF-β水平在三組中逐漸升高，在糖尿病腎病組中最高。由此得出，TGF-β可以作為DN的一個(gè)潛在檢測(cè)指標(biāo)。同時(shí)，Verhave等[13]發(fā)現(xiàn)，TGF-β可以獨(dú)立預(yù)測(cè)腎功能下降的速率，并且可作為患者危險(xiǎn)分層的指標(biāo)。Sharma等[14]研究也證明，使用抑制TGF-β啟動(dòng)的小分子物質(zhì)可以降低腎小球?yàn)V過率下降的速度。因此，抑制TGF-β的表達(dá)可以作為DN檢測(cè)和治療的一個(gè)新方向。

2 血管內(nèi)皮生長因子在糖尿病腎病中的作用

VEGF是一種作用強(qiáng)的血管生成因子，可以引起血管擴(kuò)張、增加血管的滲透性[15]。VEGF由腎小球足細(xì)胞分泌，通過自分泌形式作用于足細(xì)胞，促進(jìn)足細(xì)胞增殖、分化和凋亡[16-17]。當(dāng)血糖升高時(shí)，足細(xì)胞VEGF的表達(dá)水平也會(huì)隨之升高。此外有研究發(fā)現(xiàn)，VEGF的水平會(huì)隨著尿微量白蛋白水平升高而增加[17]。蛋白尿產(chǎn)生的過程復(fù)雜，其中，Nephrin是一種保持裂孔膜完整性的特殊蛋白，當(dāng)Nephrin丟失可以促進(jìn)蛋白尿的產(chǎn)生[18]。研究發(fā)現(xiàn)，VEGF可以加速Nephrin丟失，產(chǎn)生大量蛋白尿，但加入VEGF受體抑制劑后可以減緩Nephrin丟失的過程[19]。DN在進(jìn)入大量蛋白尿期后，血清中VEGF水平會(huì)隨著腎小球?yàn)V過率下降而增加，可用于預(yù)測(cè)糖尿病患者腎功能[20-21]。因此，密切監(jiān)測(cè)糖尿病腎小球VEGF水平可為DN的診斷提供新思路。與此同時(shí)，抑制VEGF的表達(dá)也可作為減少蛋白尿的一個(gè)新策略。

3 結(jié)締組織生長因子在糖尿病腎病中的作用

CTGF主要由腎小球及腎間質(zhì)的成纖維細(xì)胞分泌，具有促進(jìn)組織纖維化的作用。研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β誘導(dǎo)CTGF的分泌，CTGF與TGF-β可以產(chǎn)生大量ECM，誘導(dǎo)足細(xì)胞發(fā)生EMT。高血糖環(huán)境下，CTGF還可以誘導(dǎo)腎小球基底膜增厚，促進(jìn)腎小球硬化[22]。在DN早期的大鼠中，CTGFmRNA及蛋白表達(dá)水平顯著高于正常對(duì)照組，提示在腎病早期CTGF的表達(dá)增加[23]。CTGF與特異性受體結(jié)合后可促進(jìn)VEGF的表達(dá)[24]。CTGF表達(dá)水平與腎纖維化的嚴(yán)重程度具有相關(guān)性，可以作為一個(gè)有用的分子標(biāo)志物來反映腎的纖維化程度[25]。實(shí)驗(yàn)顯示，在糖尿病小鼠中加入一種阻斷CTGF的小分子物質(zhì)可以明顯降解ECM聚集，減緩EMT進(jìn)程，改善腎小球硬化。這種小分子物質(zhì)可用于臨床上治療DN[26-27]。

4 成纖維細(xì)胞生長因子-2在糖尿病腎病中的作用

在DN中的成纖維細(xì)胞表達(dá)FGF-2增高，表達(dá)增多的FGF-2可以刺激纖維母細(xì)胞增殖，同時(shí)還可以誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞、腎小球系膜、腎成纖維細(xì)胞增殖，促進(jìn)腎纖維化的發(fā)生[28]。有研究顯示，F(xiàn)GF-2可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄，因此其表達(dá)水平通常與mRNA合成數(shù)量相關(guān)，在高血糖環(huán)境下，F(xiàn)GF-2mRNA被激活后蛋白質(zhì)合成及分泌增加，促進(jìn)腎臟纖維化[29]。FGF-2可以引起腎小球?yàn)V過率下降，但在加入中和FGF-2抗體后該過程減緩[30]。糖胺聚糖（glycosaminoglycans，GAGs）是組成腎小球基底膜的重要成分，在維持腎小球?yàn)V過屏障正常通透性中發(fā)揮重要作用。在高血糖刺激下，GAGs可以調(diào)節(jié)FGF-2生成增多，促進(jìn)腎EMT的發(fā)生[30]。實(shí)驗(yàn)表明，腎小管間質(zhì)FGF-2的表達(dá)水平與DN的腎臟損害程度具有顯著相關(guān)性[31-35]。總而言之，對(duì)抑制FGF-2表達(dá)的研究將有利于DN的治療。

5 總結(jié)和展望

在DN發(fā)病機(jī)制中，炎癥可以激活和聚集成纖維細(xì)胞，啟動(dòng)和持續(xù)纖維化過程。細(xì)胞因子在成纖維細(xì)胞激活的過程中扮演重要角色。因?yàn)槟I臟纖維化是導(dǎo)致終末期腎病的主要原因之一，不僅顯著破壞正常的腎臟結(jié)構(gòu)還會(huì)使腎功能迅速惡化。所以，防止DN的發(fā)展迫在眉睫。在臨床上，除了常規(guī)治療之外，通過抑制細(xì)胞因子來抑制腎臟纖維化這一通路有望成為DN治療的一個(gè)有效方向。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 中華醫(yī)學(xué)會(huì)糖尿病學(xué)分會(huì).中國2型糖尿病防治指南（2013年版）[J].中華內(nèi)分泌代謝雜志，2014，30（10）：447-498.

[2] Wada J，Makino H. Inflammation and the pathogenesis of diabetic nephropathy [J]. Clin Sci，2013，124（3）：139-152.

[3] Meng XM，Tang MK，Li J，et al. TGF-β/Smad signaling in renal fibrosis [J]. Frontiers in Physiology，2015， 6：82.

[4] Lan HY. Transforming growth factor-β/Smadsignalling in diabetic nephropathy [J]. Clin Exp Pharmacol Physiol，2012， 39（8）：731–738.

[5] 賈會(huì)玉，李中南，陳光亮.糖尿病腎病中轉(zhuǎn)化生長因子β1/Smad和Mad相關(guān)蛋白信號(hào)通路的作用及其相關(guān)藥物研究進(jìn)展[J].中國藥理學(xué)與毒理學(xué)雜志，2016，30（3）：266-271.

[6] Cheng X，Gao W，Dang Y，et al. Both ERK/MAPK and TGF-Beta/Smad signaling pathways play a role in the kidney fibrosis of diabetic mice accelerated by blood glucose fluctuation [J]. Diabetes Res，2013， 2013（5）：463740.

[7] Lan HY. Diverse Roles of TGF-β/Smads in Renal Fibrosis and Inflammation [J]. Int J BiolSci，2011，7（7）：1056-1067. [8] Krafft E，Lybaert P，Roels E，et al. Transforming Growth Factor Beta 1 Activation，Storage，and Signaling Pathways in Idiopathic Pulmonary Fibrosis in Dogs [J]. J Vet Intern Med，2014，28（6）：1666–1675.

[9] Ding Y，Kim SL，Lee SY，et al. Autophagy regulates TGF-β expression and suppresses kidney fibrosis induced by unilateral ureteral obstruction [J]. J Am Soc？鄄Nephrol，2014， 25（12）：2835-2846.

[10] Diamond Stanic MK，You YH，Sharma K. Sugar，sex and TGF-β in diabetic nephropathy [J]. Semin Nep？鄄hrol，2012， 32（3）：261-268.

[11] Campbell KN，Raij L，Mundel P. Role of angiotensin II in the development of nephropathy and podocy？鄄topathy of diabetes [J]. Curr Diabetes Rev，2011，7（1）：3-7.

[12] Rathinam V，Viswanathan M，Gowrisankar A，et al.Serum IL-9，IL-17and TGF-β levels in subjects with diabetic kidney disease [J]. Cytokine，2015，72（1）：109-112.

[13] Verhave JC，Bouchard J，Goupil R，et al. Clinical value of inflammatory urinary biomarkers in overt diabetic neph？鄄ropathy：a prospective study [J]. Diabetes Res ClinPract，2013，101（3）：333-340.

[14] Sharma K，Ix JH，Mathew AV，et al. Pirfenidone for diabetic nephropathy [J]. Am Soc Nephrol，2011，22（6）：1144-1151.

[15] Wang G，Lai FM，Lai KB，et al. Intra-renal and urinary mRNA expression of podocyte-associated mole？鄄cules for the estimation of glomerular podocyteloss [J]. Ren Fail，2010，32（3）：372-379.

[16] Fan JP，Dongyeop K，Kawachi H，et al. Ameliorating effects of L-carnitine on diabetic podocyte injury [J]. J Med Food，2010，13（6）：1324-1330.

[17] Mironidoutzouveleki M，Tsartsalis S，Tomos C. Vascular endothelial growth factor（VEGF）in the pathogenesis of diabetic nephropathy of type 1 diabetes mellitus [J]. Curr Drug Targets，2011，12（1）：107-114.

[18] Granstr？觟m T，F(xiàn)orsman H，Leksell J，et al. Visual functioning and healthrelated quality of life in dia？鄄betic patients about to undergo antivascular endo？鄄thelial growth factor treatment for sight-threatening macular edema [J]. J Dia？鄄betes Comp？鄄lications，2015， 29（8）：1183-1190.

[19] Lin S，Teng J，Li J，et al. Association of Chemerin and Vascular Endothelial Growth Factor（VEGF）with Dia？鄄betic Nephropathy [J]. Med Sci Monit，2016，10（22）：3209-3214.

[20] 宋秋艷，余玲，董瑞鴻.HIF-1α、VEGF在預(yù)測(cè)早期糖尿病腎臟病中的價(jià)值[J].天津醫(yī)藥，2016，44（6）：752-755.

[21] Carranza K，Veron D，Cercado A，et al. Cellular and mol？鄄ecular aspects of diabetic nephropathy；the role of VEGF-A [J]. Nefrologia，2015，35（2）：131-138.

[22] Klaassen I，van Geest RJ，Kuiper EJ，et al. The role of CTGF in diabetic retinopathy [J]. Exp Eye Res，2015， 133（3）：37-48.

[23] Ito Y，Aten J，Nguyen TQ，et al. Involvement of connective tissue growth factor in human and experimental hyper？鄄tensive nephrosclerosis [J]. Nephron Exp Nephrol，2011， 117（1）：9-20.

[24] Lee MS，Ghim J，Kim SJ，et al. Functional interaction between CTGF and FPRL1 regulates VEGF-A-induced angio？鄄genesis [J]. Cell Signal，2015，27（7）：1439-1448.

[25] Dendooven A，Gerritsen KG，Nguyen TQ，et al. Conne？鄄ctive tissue growth factor（CTGF/CCN2）ELISA：a novel tool for monitoring fibrosis [J]. Biomarkers，2011，16（4）：289-301.

[26] Reddy MA，Tak PJ，Natarajan R. Epigenetic modifications in the pathogenesis of diabetic nephropathy [J]. Semi Nep？鄄hrol，2013，33（4）：341-353.

[27] Zhang H，Li A，Zhang W，et al. High glucose-induced cytoplasmic translocation of Dnmt3a contributes to CTGF hypomethylation in mesangial cells [J]. Biosci Rep，2016， 36（4）：1-32.

[28] El Mesallamy HO，Ahmed HH，Bassyouni AA，et al. Clinical significance of inflammatory and fibrogenic cytokines in diabetic nephropathy [J]. Clin Bio chem，2012，45（9）：646-650.

[29] Har R，Scholey JW，Daneman D，et al. The effect of renal hyperfiltrationon urinary inflammatory cytokines/chem？鄄okines in patients with uncomplicated type 1 diabetes mellitus [J]. Diabetologia，2013，56（5）：1166-1173.

[30] Vasko R，Koziolek M，Ikehata M，et al. Role of basic fibroblast growth factor（FGF-2）in diabetic nephropathy and mechanisms of its induction by hyperglycemia in human renal fibroblasts [J]. Am J Physiol Renal Physiol，2009， 296（6）：1452-1463.

[31] 陳菁華.前列地爾聯(lián)合貝那普利治療糖尿病腎病蛋白尿的臨床療效分析[J].中國醫(yī)藥科學(xué)，2015，5（16）：57-59.

[32] 左磊.血清胱抑素C對(duì)糖尿病腎病的診斷價(jià)值[J].中國醫(yī)藥，2015，10（1）：100-102. DOI：10.3760/cma.j.issn.1673-4777.2015.01.024.

[33] 危正南，李濤，張慶紅，等.MIF、TLR4、TNF-α水平在糖尿病腎病患者中的變化及其臨床意義[J].疑難病雜志，2016，15（2）：165-168. DOI：10.3969/j.issn.1671-6450. 2016.02.015.

[34] 陳永雪，梁志洪，陳結(jié)貞，等.清晨尿微量白蛋白尿肌酐比測(cè)定在糖尿病腎病患者腎小球損害診斷中的價(jià)值分析[J].中國醫(yī)藥科學(xué)，2016，6（9）：134-136，158.

[35] MasolaV，Onisto M，Zaza G，et al. A new mechanism of action of sulodexide in diabetic nephropathy： inhibits heparanase-1 and prevents FGF-2-induced renal epithelial-mesenchymal transition [J]. Transl Med，2012，10（1）：1-7.

（收稿日期：2016-12-17 本文編輯：程 銘）