蛋白激酶C-β2信號(hào)通路在糖尿病腎病的腎小管上皮細(xì)胞損傷的研究進(jìn)展

姜文兵 趙瑋 王毅 陳皓 吳悠揚(yáng) 朱寧 趙旭勇

據(jù)估計(jì)，全世界糖尿病已超過2.85億，預(yù)計(jì)到2030年此數(shù)字將達(dá)到4.39億[1]。糖尿病患者中主要分型為2型糖尿病，其在發(fā)達(dá)國家也是終末期腎病的主要原因。越來越多的證據(jù)表明，腎小管上皮細(xì)胞在糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。糖尿病腎病的主要特征為微量白蛋白尿逐漸加重，已知顯性蛋白尿可激活腎小管上皮細(xì)胞以誘導(dǎo)腎小管間質(zhì)炎癥。雖然腎小球硬化是糖尿病腎病的主要特征，但最終決定腎功能損害速率的是腎小管間質(zhì)損傷的程度[2]。研究表明，腎小管上皮細(xì)胞越來越多地參與糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制及其進(jìn)展。蛋白激酶C-β2（protein kinase C-β2，PKC-β2）是蛋白激酶 C 的亞型之一，其對(duì)糖尿病腎病腎小管的上皮細(xì)胞損傷有重要作用。本文就PKC-β2信號(hào)通路參與糖尿病腎病腎小管上皮細(xì)胞的損傷作一綜述。

1 PKC-β2與糖尿病腎小管上皮細(xì)胞損傷

1.1 PKC-β2的結(jié)構(gòu)與功能 蛋白激酶C蛋白家族主要通過將底物蛋白磷酸化，從而參與激素和細(xì)胞因子等細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)、基因表達(dá)調(diào)控及離子通道調(diào)控等多種過程[3-4]。目前，在哺乳動(dòng)物組織內(nèi)已確定至少11種蛋白激酶C亞型，PKC-α、PKC-

β1和PKC-β2是在哺乳動(dòng)物腎小球、腎小管中分布最為廣泛的幾種蛋白激酶C亞型。PKC-β2是由PRKCB1基因選擇性間接產(chǎn)生的多肽，是蛋白激酶C經(jīng)典的亞型之一，在內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等多種類型細(xì)胞中均有表達(dá)[5-6]，且在不同病理狀態(tài)下的表達(dá)與定位也各不相同。PKC-β2同時(shí)也是參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要因子，高糖狀態(tài)下易被激活。

1.2 糖尿病腎病參與腎小管上皮細(xì)胞損傷 糖尿病腎病現(xiàn)已成為歐美國家造成中末期腎病的首要原因，也是我國慢性腎臟疾病的第二病因和影響患者心血管死亡的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[7]。腎小管上皮細(xì)胞的損傷是引起糖尿病腎病的重要因素，從微量白蛋白尿到大量蛋白尿的進(jìn)展是糖尿病腎病疾病進(jìn)展的標(biāo)志。通過腎小球的異常蛋白運(yùn)輸?shù)某霈F(xiàn)標(biāo)志著糖尿病腎病的發(fā)展，這也是許多慢性腎臟病的共同特征[8]。慢性腎臟病向終末期腎病進(jìn)展的特征為發(fā)病機(jī)制匯聚到共同的通路上，該通路導(dǎo)致進(jìn)行性間質(zhì)纖維化、腎小管周毛細(xì)血管丟失和由于腎小管萎縮，最終破壞功能性腎單位[9]。炎癥性白細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞間質(zhì)募集預(yù)示這些病理改變的發(fā)生。一些體外研究已經(jīng)證明，尿蛋白主要成分為白蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白和免疫球蛋白G，其可以刺激腎小管上皮細(xì)胞合成一系列炎癥分子和趨化因子[10]。腎小管上皮細(xì)胞釋放的趨化因子上調(diào)蛋白激發(fā)的分子機(jī)制已被證明參與一系列緊密調(diào)控的級(jí)聯(lián)信號(hào)，最終能夠介導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞的凋亡。

2 PKC-β2通路的激活參與糖尿病腎病患者腎小管上皮細(xì)胞損傷

2.1 影響糖尿病腎病腎小管上皮細(xì)胞氧化應(yīng)激和炎癥 既往研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者中存在蛋白激酶C信號(hào)通路的激活，蛋白激酶C信號(hào)通路的激活是誘導(dǎo)多種糖尿病并發(fā)癥的重要因素之一[11]。糖尿病患者體內(nèi)存在過量的磷酸化蛋白，磷酸化蛋白可誘導(dǎo)蛋白激酶C的激活與轉(zhuǎn)化因子β1的表達(dá)，從而進(jìn)一步激活PKC-β2依賴的還原型輔酶Ⅱ，介導(dǎo)糖基化終末產(chǎn)物的形成[12-13]，致使PKC-β2激活顯著影響機(jī)體氧化應(yīng)激水平，調(diào)節(jié)腎功能[14]。而PKC-β2的激活還會(huì)造成胰島素受體亞基1的功能紊亂，導(dǎo)致上皮細(xì)胞的胰島素抵抗[15]，在調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激的同時(shí)形成致纖維化因子，造成腎小管上皮細(xì)胞損傷。PKC-β2的激活同樣與腎小管上皮細(xì)胞的炎癥密切相關(guān)。腎小管IL-8的超誘導(dǎo)涉及一系列受體介導(dǎo)的蛋白攝取，之后是蛋白激酶C激活、活性氧生成、核因子κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及發(fā)生候選去化因子轉(zhuǎn)錄[16]。除核因子κB激活外，其他信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑也參與其中，包括細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶、p38絲裂原激活蛋白激酶和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子等。最近的研究顯示，高糖能通過細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶和PKC-β2激活誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞中IL-6和CC趨化因子配體-2、轉(zhuǎn)化因子β和血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá)[17]。過氧化物酶體增殖物激活受體-γ激動(dòng)劑-羅格列酮和吡格列酮均已被證明可以部分阻斷高糖誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞PKC-β2激活和腎臟纖維化的發(fā)生[17-18]。

2.2 PKC-β2通路的激活可影響糖尿病腎病腎小管上皮細(xì)胞的自噬，改變血流動(dòng)力學(xué)自噬是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和大分子由自噬溶酶體降解的一個(gè)過程，是機(jī)體保護(hù)胰腺β細(xì)胞抵抗代謝物質(zhì)損傷的重要機(jī)制[19-21]。自噬性細(xì)胞死亡與細(xì)胞凋亡是不完全的程序性1細(xì)胞死亡，可共同促進(jìn)多種疾病進(jìn)展，并涉及許多共同的調(diào)節(jié)蛋白。在糖尿病狀態(tài)下長期的高糖、炎癥反應(yīng)及PKC-β2通路的激活均會(huì)促進(jìn)與自噬相關(guān)的β細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致機(jī)體自身抵抗代謝物質(zhì)損傷的作用降低。絲裂原活化蛋白激酶通路作為最古老的信號(hào)通路，可介導(dǎo)細(xì)胞代謝、生存、凋亡及有絲分裂，其中，細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶通路，對(duì)細(xì)胞生存及凋亡的左右尤為突出。糖尿病患者機(jī)體的高血糖狀態(tài)可增強(qiáng)PKC-β2的活性，PKC-β2的活化既可激活細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶通路，又可抑制絲裂原活化蛋白激酶磷酸酶-1的活性，使細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶處于持續(xù)活化狀態(tài)[22]，從而直接磷酸化細(xì)胞內(nèi)的血清磷醋酶，導(dǎo)致花生四烯酸含量升高，引起血流動(dòng)力學(xué)的改變，影響上皮細(xì)胞凋亡。目前也有研究表明一個(gè)異常的信號(hào)通路網(wǎng)的作用可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的自噬和機(jī)會(huì)病原體在細(xì)胞內(nèi)的生存。蛋白激酶C的活化正向調(diào)控磷脂酶D的激活，進(jìn)而促進(jìn)某些磷脂如磷脂酸的產(chǎn)生，而磷脂酸正是促進(jìn)自噬發(fā)生的信號(hào)，同時(shí)抑制磷脂酶D的激活也能抑制R59022介導(dǎo)的自噬凋亡。

2.3 降低糖尿病腎病腎小管上皮細(xì)胞的保護(hù) 胰高血糖素樣肽（GLP-1）是一種腸促胰島素，其對(duì)糖尿病患者的腎小球上皮細(xì)胞有保護(hù)作用，同時(shí)對(duì)胰島β細(xì)胞等多種細(xì)胞的新生、增殖和凋亡也具有調(diào)節(jié)作用[23-24]，GLP-1可通過GLP-1受體刺激葡萄糖依賴的胰島素分泌，刺激細(xì)胞的新生和增殖，并抑制細(xì)胞凋亡。在糖尿病患者機(jī)體的高血糖環(huán)境中，隨著PKC-β2的過表達(dá)，GLP-1受體的降解速度加快，GLP-1的表達(dá)降低會(huì)減少胰島素分泌以及促進(jìn)細(xì)胞凋亡。于此同時(shí)，血管緊張素Ⅱ也會(huì)激活，促進(jìn)上皮細(xì)胞凋亡，致使GLP-1對(duì)腎小管上皮細(xì)胞的保護(hù)作用減弱[25-26]。

3 抑制PKC-β2可提高糖尿病腎病腎小管上皮細(xì)胞的保護(hù)

抑制PKC-β2的激活能夠延緩或逆轉(zhuǎn)其對(duì)糖尿病環(huán)境中腎小管上皮細(xì)胞的損傷。Buyuklu等[27]的報(bào)道顯示，PKC-β2的抑制劑番茄紅素能夠通過調(diào)節(jié)自噬、抗炎等作用緩解糖尿病腎小管上皮細(xì)胞的損傷；伍婷婷等[28]和徐春艷等[29]的研究表明，PKC-β2抑制劑可通過抑制腎小管上皮細(xì)胞的凋亡激活劑，減少細(xì)胞凋亡，對(duì)上皮細(xì)胞有一定保護(hù)作用，同時(shí)，PKC-β2抑制劑可間接抑制絲裂原活化蛋白激酶活性，促進(jìn)血管緊張素Ⅱ分泌，誘導(dǎo)細(xì)胞增殖。此外，牛磺鵝去氧膽酸能夠抑制蛋白激酶C/c-Jun氨基末端激酶（JNK）信號(hào)通路介導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞凋亡[30]。

4 小結(jié)

PKC-β2信號(hào)通路與糖尿病腎病腎小管上皮細(xì)胞損傷存在密切的聯(lián)系，PKC-β2信號(hào)通路的激活可調(diào)節(jié)腎小管上皮細(xì)胞的炎癥，致使腎臟單位的丟失；PKC-β2的激活可通過調(diào)節(jié)磷脂酶D與細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶，促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞自噬，改變血流動(dòng)力學(xué)，進(jìn)而影響腎小管上皮細(xì)胞通透性；同時(shí)，PKC-β2的激活可降低GLP-1對(duì)腎小管上皮細(xì)胞的保護(hù)作用；而PKC-β2抑制劑能通過影響腎小管上皮細(xì)胞的氧化應(yīng)激、磷脂酶D、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶及GLP-1減緩甚至逆轉(zhuǎn)糖尿病腎小管的上皮細(xì)胞損傷。因此PKC-β2有望成為治療糖尿病腎病腎小管損傷的新靶點(diǎn)。