腎臟纖維化的細(xì)胞和分子機(jī)制研究進(jìn)展

袁 倩，劉友華

(南方醫(yī)科大學(xué) 南方醫(yī)院腎內(nèi)科，器官衰竭防治國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家腎臟病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，廣東 廣州 510515)

慢性腎臟病(chronic kidney disease，簡(jiǎn)稱CKD)是一組由炎癥、代謝紊亂、毒物等因素所引起的、以腎臟結(jié)構(gòu)損傷和功能下降為特征的常見(jiàn)慢性疾病.隨著人口老齡化和高血壓、糖尿病等患病率的增長(zhǎng)，慢性腎臟病的發(fā)病率已占成年人口的10%～13%[1-2].在全世界范圍內(nèi)，慢性腎病進(jìn)展到終末期腎病(尿毒癥)的人群正逐年遞增.除腎臟移植或透析外，目前尚無(wú)有效的治療手段.毋庸置疑，慢性腎病已經(jīng)成為一種全球公共健康問(wèn)題，嚴(yán)重威脅人類健康，且?guī)?lái)巨額經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān).

無(wú)論病因如何，慢性腎病進(jìn)展的最終歸途是腎臟纖維化、疤痕組織形成和腎功能衰竭.大量的臨床實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都表明腎臟纖維化是導(dǎo)致腎功能逐漸喪失的主要決定因素，其病變程度與病情預(yù)后密切相關(guān).因此，長(zhǎng)期以來(lái)腎臟纖維化一直是國(guó)際腎臟病領(lǐng)域極其關(guān)注的研究熱點(diǎn).腎臟纖維化包括腎小球硬化以及腎間質(zhì)的纖維化.在該文中，筆者僅討論腎小管間質(zhì)纖維化的細(xì)胞和分子機(jī)制.腎間質(zhì)纖維化的主要病理過(guò)程包括：腎臟損傷所引發(fā)的組織微環(huán)境改變，肌成纖維細(xì)胞活化與增殖，大量細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，簡(jiǎn)稱ECM)產(chǎn)生和沉積，腎小管萎縮和毛細(xì)血管丟失.

1 腎臟損傷與纖維化微環(huán)境的形成

腎間質(zhì)纖維化通常呈不均一的局灶性分布.受損的腎臟固有細(xì)胞，特別是腎小管上皮細(xì)胞，以及免疫細(xì)胞如巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞與肥大細(xì)胞釋放炎癥因子、生長(zhǎng)因子等促纖維化細(xì)胞因子，形成局部纖維化微環(huán)境，促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞活化、增殖與ECM的產(chǎn)生、沉積[3].

腎小管上皮細(xì)胞是最易受損的腎臟固有細(xì)胞.研究發(fā)現(xiàn)受損的腎小管上皮細(xì)胞分泌促纖維化細(xì)胞因子，如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1(TGF-β1)、Wnt以及音猬信號(hào)配體(Shh).在腎臟損傷早期，這些因子刺激成纖維細(xì)胞產(chǎn)生、分泌肌腱蛋白-C(TNC)[4].TNC是一種細(xì)胞外基質(zhì)蛋白聚糖，通常以六聚體的形式存在.它在正常腎臟中幾乎不表達(dá)，但在腎臟受損早期即被引導(dǎo)而高量表達(dá).TNC是腎臟纖維化微環(huán)境的一個(gè)重要組分.TNC通過(guò)激活整合素/黏著斑激酶(FAK)/ 絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路促進(jìn)成纖維細(xì)胞的活化、增殖以及ECM的產(chǎn)生與沉積.在體內(nèi)敲低TNC后能抑制成纖維細(xì)胞活化與增殖，繼而減輕腎臟纖維化.進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，TNC不僅可以激活成纖維細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)通路，其獨(dú)特的六聚體結(jié)構(gòu)還能像海綿一樣，摹集和濃縮其他促纖維化因子如Wnts，從而形成局部的、富集高濃度促纖維化因子的組織微環(huán)境，啟動(dòng)和加速纖維化的進(jìn)展(圖1[4]).

圖1 TNC啟動(dòng)和促進(jìn)腎臟纖維化組織微環(huán)境的形成

炎癥細(xì)胞也是纖維化局部微環(huán)境的重要成分.CKD腎臟切片染色顯示纖維化的區(qū)域可見(jiàn)大量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn).腎臟損傷后的炎癥是機(jī)體的保護(hù)機(jī)制，用于清除異物及促進(jìn)損傷修復(fù)，但持續(xù)存在的炎癥促進(jìn)了纖維化的發(fā)生發(fā)展.巨噬細(xì)胞與淋巴細(xì)胞是參與炎癥微環(huán)境的主要效應(yīng)細(xì)胞.巨噬細(xì)胞激活產(chǎn)生兩種亞型——M1型和M2型.在腎臟損傷早期，主要為M1型，它們通過(guò)產(chǎn)生多種炎癥因子如白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)、白細(xì)胞介素-12(IL-12)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、基質(zhì)金屬蛋白酶-12(MMP-12)等，從而導(dǎo)致組織損傷和纖維化的發(fā)生[5].隨著腎病的進(jìn)展，巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為M2型，通過(guò)產(chǎn)生并分泌TGF-β1、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2(FGF-2)、血小板源生長(zhǎng)因子(PDGF)、結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(CTGF)和半乳凝素-3，促進(jìn)成纖維細(xì)胞活化及ECM的產(chǎn)生[6].巨噬細(xì)胞還可以通過(guò)巨噬細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化(MMT)，而直接參與ECM的合成[7].

正常腎臟中淋巴細(xì)胞數(shù)量非常少，腎臟損傷后T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞從血液中浸潤(rùn)到受損部位，參與炎癥微環(huán)境的形成.通過(guò)敲除小鼠重組活化蛋白(RAG1)阻礙T細(xì)胞與B細(xì)胞的成熟，能減輕輸尿管梗阻導(dǎo)致的腎臟纖維化.而輸入CD4+T細(xì)胞后，尤其是Th2細(xì)胞(輔助T細(xì)胞)后，小鼠腎臟纖維化加重[8].在衰老的腎臟，T細(xì)胞與B細(xì)胞還能與腎臟固有的成纖維細(xì)胞一起形成三級(jí)淋巴組織(TLT)，導(dǎo)致不可控的炎癥并且延緩組織修復(fù)[9].樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)不直接促進(jìn)纖維化，而是通過(guò)將抗原處理后呈遞給淋巴細(xì)胞，使淋巴細(xì)胞激活并產(chǎn)生促炎因子[10].腎臟損傷后的DC細(xì)胞激活淋巴細(xì)胞的能力增強(qiáng)，敲除DC細(xì)胞可延緩腎病的進(jìn)展[11].另有文獻(xiàn)報(bào)道，肥大細(xì)胞的浸潤(rùn)與纖維化的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，但其在腎臟纖維化中的作用仍存在爭(zhēng)議.肥大細(xì)胞缺陷的小鼠T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)減少，腎臟纖維化減輕.然而敲除肥大細(xì)胞蛋白酶4(阻礙肥大細(xì)胞的功能)卻增加T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)并加重腎臟纖維化[5].

2 肌成纖維細(xì)胞的來(lái)源和激活機(jī)制

2.1 肌成纖維細(xì)胞的來(lái)源

肌成纖維細(xì)胞(myofibroblast，簡(jiǎn)稱MF)是位于腎間質(zhì)的、具有平滑肌細(xì)胞與成纖維細(xì)胞特征的一群細(xì)胞，是產(chǎn)生ECM的主要效應(yīng)細(xì)胞.MF具有特異的分子標(biāo)記物α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA).正常腎臟中沒(méi)有MF，但在纖維化的腎臟中可檢測(cè)到大量的MF.纖維化微環(huán)境中的促纖維化細(xì)胞因子使腎臟中多種類型的細(xì)胞轉(zhuǎn)化為MF，并促進(jìn)其增殖(圖2).MF的來(lái)源至少有下列幾種：腎間質(zhì)成纖維細(xì)胞、血管旁周細(xì)胞、骨髓來(lái)源的纖維細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞.譜系追蹤實(shí)驗(yàn)可以將同一種細(xì)胞來(lái)源的細(xì)胞帶上相同的標(biāo)記物，因此廣泛應(yīng)用于追蹤MF的來(lái)源.然而，各種來(lái)源的MF占總MF的相對(duì)比例及其在纖維化中的重要性，仍存在爭(zhēng)議[12].

圖2 肌成纖維細(xì)胞的不同來(lái)源

2.1.1 成纖維細(xì)胞和周細(xì)胞的活化與增殖

腎間質(zhì)固有細(xì)胞指位于腎小管之間及腎小管與管周毛細(xì)血管之間的腎臟細(xì)胞，不包括從血液循環(huán)中而來(lái)的細(xì)胞，其中包括成纖維細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells，簡(jiǎn)稱MSC)以及血管周細(xì)胞.在生理?xiàng)l件下，成纖維細(xì)胞產(chǎn)生一定量的ECM用于維持腎臟的結(jié)構(gòu)完整性.在機(jī)械應(yīng)力和促纖維化因子如TGF-β、CTGF、Shh、Wnts、PDGF和組織型纖溶酶原激活物(tPA)等[13-15]的作用下，成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為α-SMA陽(yáng)性的MF并大量增殖.譜系追蹤研究表明成纖維細(xì)胞是MF的主要來(lái)源.近期研究證實(shí)，腎臟損傷后超過(guò)90%的PDGFR-β陽(yáng)性細(xì)胞與α-SMA陽(yáng)性細(xì)胞均來(lái)源于由P0陽(yáng)性細(xì)胞分化而來(lái)的成纖維細(xì)胞[16].LeBleu等[17]也證明單側(cè)輸尿管梗阻(UUO)腎臟中50%的MF來(lái)源于腎臟固有成纖維細(xì)胞.

周細(xì)胞位于血管周?chē)?，用于維持腎小管周?chē)?xì)血管的完整性.Humphreys等[18]證明超過(guò)90%的MF來(lái)源于由FoxD-1陽(yáng)性細(xì)胞分化而來(lái)的周細(xì)胞.該結(jié)論與P0陽(yáng)性細(xì)胞譜系追蹤實(shí)驗(yàn)結(jié)論相矛盾.可能的原因是P0在FoxD-1陽(yáng)性細(xì)胞分化的某個(gè)階段重新表達(dá)，使這兩種細(xì)胞來(lái)源的后代細(xì)胞存在重疊.LeBleu等[17]認(rèn)為周細(xì)胞僅占MF前體細(xì)胞的6%.兩個(gè)研究結(jié)論存在差別的解釋可能是所用的周細(xì)胞標(biāo)記物與實(shí)驗(yàn)方法不同.

MSC具有自我更新和多項(xiàng)分化潛能，與周細(xì)胞一起維護(hù)血管完整性.近期研究表明55%的MF來(lái)源于Gli1陽(yáng)性的MSC細(xì)胞[19].敲除Gli1陽(yáng)性細(xì)胞，或抑制Gli1陽(yáng)性細(xì)胞的增殖，能明顯緩解UUO所致的腎臟纖維化[20].需要指出的是，活化的成纖維細(xì)胞也表達(dá)Gli1.

2.1.2 上皮間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化

上皮間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化(epithelial mesenchymal transition，簡(jiǎn)稱EMT)是指上皮細(xì)胞失去上皮特有的功能和標(biāo)志如鈣黏附蛋白(E-cadherin)、緊密連接蛋白(ZO-1)，出現(xiàn)間充質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)志如波形蛋白(vimentin)、α-SMA[21].內(nèi)皮細(xì)胞是一種特殊類型的上皮細(xì)胞，毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞通過(guò)類似于EMT的內(nèi)皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化(EndoMT)過(guò)程，轉(zhuǎn)變?yōu)镸F.細(xì)胞在體外發(fā)生EMT被廣泛接受，但體內(nèi)是否存在EMT頗有爭(zhēng)議.支持體內(nèi)EMT的證據(jù)有：體內(nèi)研究證明上皮細(xì)胞能跨過(guò)腎小管基底膜進(jìn)入腎間質(zhì)[22]；譜系追蹤實(shí)驗(yàn)證明36%的MF來(lái)源于腎小管上皮細(xì)胞[23]；干預(yù)EMT過(guò)程能延緩腎纖維化的進(jìn)程[24].反對(duì)EMT的證據(jù)主要是通過(guò)譜系追蹤方法無(wú)法證明上皮細(xì)胞能轉(zhuǎn)變?yōu)镸F[17-18].近期研究提出“部分EMT”的概念[25-26]，更好地解釋之前存在的爭(zhēng)議.部分EMT是指上皮細(xì)胞獲得間充質(zhì)細(xì)胞的部分特征，但并未完全轉(zhuǎn)化為MF.在此過(guò)程中，受損的腎小管上皮細(xì)胞下調(diào)上皮的標(biāo)志蛋白，細(xì)胞周期阻滯在G2/M期，分泌促纖維化因子及表達(dá)α-SMA.轉(zhuǎn)錄因子Snai1和Twist1是介導(dǎo)此過(guò)程的關(guān)鍵調(diào)控因子.部分EMT表明，上皮細(xì)胞雖未通過(guò)EMT轉(zhuǎn)變?yōu)镸F，但其表型轉(zhuǎn)變已經(jīng)足夠影響纖維化的進(jìn)程.

2.1.3 骨髓來(lái)源的細(xì)胞

血液循環(huán)中的單核細(xì)胞及纖維細(xì)胞可轉(zhuǎn)化為MF.纖維細(xì)胞是指外周血中骨髓來(lái)源的、具有成纖維細(xì)胞特征的一類單核細(xì)胞，其表達(dá)造血細(xì)胞的標(biāo)記蛋白CD45及某些趨化因子受體如CCR7.腎臟組織損傷時(shí)，纖維細(xì)胞遷移浸潤(rùn)到腎間質(zhì)并參與纖維化過(guò)程.研究表明在缺血再灌注模型(IRI)及UUO模型中，約20%的MF來(lái)源于纖維細(xì)胞[27].炎癥細(xì)胞如CD4+T細(xì)胞以及促纖維化因子如IL-4和IL-13促進(jìn)纖維細(xì)胞分化，而IFN-γ 和IL-12抑制此過(guò)程.近期研究表明單核/巨噬細(xì)胞也可通過(guò)MMT，轉(zhuǎn)分化為MF[7].直接或間接敲除骨髓來(lái)源的細(xì)胞可緩解15%～50%的腎臟纖維化[28].

2.2 肌成纖維細(xì)胞的異質(zhì)性

許多實(shí)驗(yàn)表明α-SMA陽(yáng)性的MF不是一個(gè)均一的細(xì)胞群體，它們具有很強(qiáng)的異質(zhì)性.不是所有產(chǎn)生Ⅰ型膠原的細(xì)胞都表達(dá)α-SMA.同樣，α-SMA陽(yáng)性的MF不一定都活躍地產(chǎn)生膠原蛋白.這種異質(zhì)性可能是因?yàn)镸F來(lái)源于不同的前體細(xì)胞，并且它們的表型是動(dòng)態(tài)變化的.

MF的異質(zhì)性也是導(dǎo)致本領(lǐng)域諸多爭(zhēng)議的潛在原因.由于激活的成纖維細(xì)胞缺乏特異性的標(biāo)志物，對(duì)它們的來(lái)源、構(gòu)成比例、產(chǎn)生膠原的能力，不同學(xué)者的結(jié)論就不盡相同.雖然一些蛋白作為激活的成纖維細(xì)胞標(biāo)志物而廣泛應(yīng)用于腎臟纖維化的研究領(lǐng)域，例如α-SMA、vimentin、成纖維細(xì)胞特異性蛋白-1(Fsp-1)和PDGFRβ，但需要指出的是所有這些標(biāo)志物都不具有特異性，并且它們的表達(dá)隨著時(shí)間和纖維化的進(jìn)程而動(dòng)態(tài)變化.

隨著新技術(shù)和研究方法的不斷發(fā)展，人們對(duì)MF的異質(zhì)性必將有更深入的認(rèn)識(shí).可以想象，隨著單細(xì)胞RNA測(cè)序的廣泛應(yīng)用以及各種組學(xué)的發(fā)展，各種MF亞群的組成、動(dòng)態(tài)變化和相對(duì)消長(zhǎng)將被闡明.

2.3 肌成纖維細(xì)胞激活的分子機(jī)制

MF的激活受到一系列促纖維化因子的調(diào)控.這些因子通過(guò)自分泌和旁分泌途徑影響各種來(lái)源的MF活化，并產(chǎn)生大量的膠原蛋白，從而導(dǎo)致腎臟纖維化.

2.3.1 TGF-β信號(hào)通路

TGF-β是目前公認(rèn)的促進(jìn)纖維化的關(guān)鍵細(xì)胞因子，在MF的活化中起著重要的作用.在經(jīng)典的TGF-β/Smad信號(hào)通路中，活化的TGF-β1直接與TGF-β受體II結(jié)合.激活的TGF-β受體II募集TGF-β受體I，導(dǎo)致Smad2和Smad3的磷酸化.活化的Smad2/3與Smad4結(jié)合，使整個(gè)復(fù)合物轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中以增加纖連蛋白、α-SMA、膠原蛋白基因的轉(zhuǎn)錄[29].TGF-β1還可激活Smad非依賴的MAPK信號(hào)通路，包括ERK、JNK、p38.而p38也可通過(guò)上調(diào)TGF-β1，進(jìn)一步活化Smad2與Smad3，從而激活MF.此外，TGF-β信號(hào)通路也是多種促纖維化因子，如PDGF、血管緊張素II、CTGF等激活MF的重要媒介.

2.3.2 Wnt/β-catenin信號(hào)通路

大量研究表明，Wnt/β-catenin信號(hào)通路在腎臟纖維化發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用.Wnt配體與膜受體結(jié)合，抑制β-catenin降解，從而使其處于持續(xù)活化狀態(tài)，繼而進(jìn)入細(xì)胞核激活靶基因的轉(zhuǎn)錄.腎素和腎素原受體(prorenin receptor，簡(jiǎn)稱PRR)是Wnt信號(hào)通路的下游靶基因，并且是Wnt信號(hào)通路的放大器[30].腎素血管緊張素系統(tǒng)(renin-angiotensinsystem，簡(jiǎn)稱RAS)中所有組分均是β-catenin的下游靶基因[31-32]，而RAS組分的上調(diào)可增加活性氧(ROS)、TGF-β1的產(chǎn)生.除RAS外，纖連蛋白、成纖維細(xì)胞特異性蛋白(Fsp1)、轉(zhuǎn)錄因子Snail-1、基質(zhì)金屬蛋白酶7(MMP7)、纖溶酶原激活物抑制劑(PAI-1)[33]等均是Wnt/β-catenin下游靶基因[34-35].Snail-1是上皮細(xì)胞發(fā)生部分EMT的主要介導(dǎo)因子，MMP-7可降解E-cadherin，PAI-1可增加TGF-β1的表達(dá)并募集炎癥細(xì)胞.Wnt/β-catenin信號(hào)通路通過(guò)調(diào)控這些靶基因，從而影響腎臟纖維化的進(jìn)程.因此，阻斷Wnt/β-catenin信號(hào)通路，可能是一種防止MF活化、有效抑制纖維化進(jìn)展的新策略.筆者課題組的研究顯示，β-catenin特異的小分子抑制劑ICG-001或抗衰老蛋白Klotho，通過(guò)阻斷Wnt/β-catenin信號(hào)通路，明顯減輕腎臟纖維化[35-36].

2.3.3 其他促纖維化信號(hào)通路

Hedgehog信號(hào)通路通過(guò)hedgehog配體與Ptch受體結(jié)合，從而解除Ptch對(duì)Smo蛋白的抑制作用.活化的Smo促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子Gli入核，并調(diào)控下游靶基因.研究表明，腎臟損傷后，Shh被誘導(dǎo)，主要表達(dá)在腎小管上皮細(xì)胞.但它能特異地靶向作用于成纖維細(xì)胞，引起它們的活化和增殖[37].因此，Hedgehog信號(hào)通路能通過(guò)介導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞與間質(zhì)成纖維細(xì)胞間的交流，從而促進(jìn)成纖維細(xì)胞激活與增殖[13].除上述主要的促纖維化因子外，還有多種因素參與了MF的激活，如ROS、炎性介質(zhì)、CTGF、血管緊張素II和某些ECM組分等.

3 細(xì)胞外基質(zhì)的合成、分泌、組裝和沉積

ECM是位于腎間質(zhì)的非細(xì)胞性支架結(jié)構(gòu)，為腎小管和毛細(xì)血管提供物理支持，在生理情況下調(diào)控組織穩(wěn)態(tài)[38].ECM是動(dòng)態(tài)變化的，病理性ECM的成分、結(jié)構(gòu)與生理性的ECM不同.ECM富含纖維蛋白、基質(zhì)蛋白、蛋白聚糖和其他促纖維化的細(xì)胞因子[39].纖維蛋白構(gòu)建起ECM的框架，是ECM的主要成分.纖維蛋白主要包括I和III型膠原蛋白(Collagen)、纖連蛋白(Fibronectin)和彈性蛋白(Elastin).

TGF-β/Smad、Wnt/β-catenin、Hedgehog和Notch等與生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)的信號(hào)通路，不僅介導(dǎo)MF的活化，而且還在轉(zhuǎn)錄水平上促進(jìn)ECM蛋白如膠原蛋白、纖連蛋白等的合成.這些信號(hào)通路通過(guò)下游的轉(zhuǎn)錄因子如Smad3、β-catenin可以直接調(diào)控ECM蛋白的表達(dá)，也可以通過(guò)通路間的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，互相促進(jìn)ECM的產(chǎn)生.多種microRNA或lncRNA也通過(guò)直接調(diào)節(jié)ECM的產(chǎn)生，或通過(guò)調(diào)節(jié)這些信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，而間接調(diào)控ECM的表達(dá).為防止ECM的過(guò)度產(chǎn)生，機(jī)體本身存在抗纖維化的信號(hào)通路.如肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)和骨形態(tài)發(fā)生蛋白7(BMP-7)，主要通過(guò)拮抗TGF-β信號(hào)通路發(fā)揮抑制纖維化的作用.ECM的積累取決于促纖維化和抗纖維化信號(hào)通路之間的平衡.通常在損傷的腎臟中，促纖維化的細(xì)胞因子及其信號(hào)通路如TGF-β1、Wnt和Shh上調(diào)，而抗纖維化的因子如HGF和BMP-7下調(diào)，導(dǎo)致促纖維化信號(hào)通路作用占據(jù)優(yōu)勢(shì)[40]，ECM產(chǎn)生增多.

過(guò)量的ECM在細(xì)胞外組裝時(shí)需要整合素相關(guān)蛋白復(fù)合體的介導(dǎo).整合素是一個(gè)穿膜受體，其將細(xì)胞外ECM的信號(hào)傳遞給細(xì)胞內(nèi)下游的FAK和整合素相關(guān)激酶(ILK).ILK作為支架蛋白，在細(xì)胞內(nèi)與PINCH、Parvin形成復(fù)合物[41].PINCH通過(guò)與Nck2結(jié)合將整合素通路與酪氨酸激酶通路聯(lián)系起來(lái)，建立起細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路網(wǎng)絡(luò)；而Parvin結(jié)合在細(xì)胞骨架蛋白F-肌動(dòng)蛋白上，將ECM與細(xì)胞更牢固地聯(lián)系在一起.干擾該復(fù)合體的形成或ILK的活性均可減少纖連蛋白的產(chǎn)生、組裝和沉積[42-43].除整合素相關(guān)蛋白復(fù)合體外，ECM還通過(guò)MF細(xì)胞膜上豐富的電子致密斑Fibronexus與MF中肌動(dòng)蛋白微絲連接[44].

ECM的胞外沉積決定于其產(chǎn)生以及降解的速度.基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase, 簡(jiǎn)稱MMP)是介導(dǎo)ECM降解的主要酶類，可剪切ECM中的多種成分.MMPs主要通過(guò)分泌釋放到細(xì)胞外，經(jīng)蛋白酶剪切或硫醇基氧化激活.除MMPs外，降解ECM的金屬蛋白酶還包括去整合素金屬蛋白酶(ADAMs)、血小板反應(yīng)蛋白去整合素金屬蛋白酶(ADAMTS)和穿膜肽酶(Meprins)[38].金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMP)是金屬蛋白酶的負(fù)向調(diào)節(jié)因子，防止生理狀態(tài)下ECM的過(guò)度水解.在纖維化時(shí)表達(dá)增加，抑制蛋白酶對(duì)ECM的降解.在纖維化的早期，ECM容易被降解，此時(shí)的纖維化是可逆的.但隨著纖維化的進(jìn)展，轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(TGs)和賴氨酰氧化酶樣蛋白(LOXL)介導(dǎo)膠原蛋白的過(guò)度交聯(lián)，形成膠原纖維[45].機(jī)械應(yīng)力也加速纖連蛋白與膠原蛋白之間的相互作用[46]，導(dǎo)致ECM硬度增加，組織彈性降低，難以被蛋白酶降解.促纖維化因子使多種不同來(lái)源的細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為MF，并大量增殖，導(dǎo)致ECM的產(chǎn)生明顯增加；與此同時(shí)ECM的降解速度減低，導(dǎo)致ECM大量沉積在腎間質(zhì).

4 腎小管和毛細(xì)血管損傷與疤痕組織形成

腎臟病中受損的腎實(shí)質(zhì)細(xì)胞通常根據(jù)病因的不同而異.當(dāng)病因是腎小管毒物、梗阻、缺血等因素時(shí)，腎小管上皮細(xì)胞是首當(dāng)其沖的受害者，繼而發(fā)展為腎間質(zhì)纖維化[47].損傷導(dǎo)致上皮細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄因子Snai1和Twist1激活，觸發(fā)部分EMT.同時(shí)細(xì)胞周期被阻滯在G2/M期，而在這種阻滯狀態(tài)下，多種促纖維化的細(xì)胞因子將被釋放.腎小管上皮細(xì)胞Wnt9a異常上調(diào)，導(dǎo)致上皮細(xì)胞衰老[48].脂肪酸氧化(FAO)是腎小管上皮細(xì)胞的主要供能途徑.FAO失調(diào)導(dǎo)致脂肪酸代謝紊亂、上皮細(xì)胞ATP損耗、細(xì)胞死亡和去分化.這些過(guò)程包括部分EMT、細(xì)胞衰老和脂質(zhì)代謝失調(diào)，共同導(dǎo)致腎小管上皮細(xì)胞失去上皮細(xì)胞的濾過(guò)、重吸收功能及上皮細(xì)胞的標(biāo)記物，呈現(xiàn)分泌性表型(圖3)[49].受損的腎小管上皮細(xì)胞分泌TGF-β、Wnt、Shh、PDGF、CTGF、血管緊張素II、內(nèi)皮素-1和病理性外泌體等促纖維化因子，從而引起MF的活化、增殖和ECM的產(chǎn)生、組裝、沉積(圖3)[50-51].損傷導(dǎo)致毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡或經(jīng)EndoMT轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞，以及滋養(yǎng)毛細(xì)血管的周細(xì)胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞等病理變化，破壞毛細(xì)血管完整性.受損的內(nèi)皮細(xì)胞通過(guò)Notch與Wnt信號(hào)通路激活成纖維細(xì)胞[52].毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷所致的毛細(xì)血管稀疏化，進(jìn)一步加重組織的缺氧損傷.而缺氧可導(dǎo)致上皮細(xì)胞線粒體損傷，促進(jìn)腎小管萎縮，阻礙腎小管的修復(fù)，加速上皮細(xì)胞產(chǎn)生ECM.缺氧還可加重炎癥損傷并促進(jìn)成纖維細(xì)胞產(chǎn)生ECM[53].綜上所述，腎小管上皮細(xì)胞與毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞不僅僅是損傷的受害者，而且是腎纖維化進(jìn)展的驅(qū)動(dòng)力.

圖3 腎小管上皮細(xì)胞損傷與成纖維細(xì)胞的激活

纖維化與腎小管的萎縮往往伴隨出現(xiàn).纖維化表現(xiàn)為大量的ECM沉積在腎小管間或腎小管與毛細(xì)血管之間，這使腎小管與管周毛細(xì)血管距離增大，阻礙腎小管從毛細(xì)血管中獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧，加重腎小管的損傷.ECM組分血小板反應(yīng)蛋白-1(thrombospondin-1)促進(jìn)TGF-β的活化并抑制血管生成，進(jìn)一步加重缺氧損傷.敲除thrombospondin-1后，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)表達(dá)上調(diào)使毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞存活并增殖，進(jìn)而減輕腎臟纖維化[54].腎小管和毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷與腎臟纖維化相互促進(jìn)，形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致腎臟正常結(jié)構(gòu)的破壞，加速疤痕組織的形成.

5 結(jié)束語(yǔ)

腎臟纖維化是一個(gè)非常復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，其中涉及幾乎所有類型的腎臟固有細(xì)胞以及免疫細(xì)胞.經(jīng)過(guò)近年來(lái)的研究，我們對(duì)于腎臟纖維化過(guò)程中組織微環(huán)境的形成、MF的來(lái)源與活化機(jī)制、上皮細(xì)胞和血管內(nèi)皮損傷對(duì)纖維化的影響，有了更深入和更全面的認(rèn)識(shí).闡明腎臟纖維化的細(xì)胞及分子機(jī)制是研發(fā)抗纖維化的有效藥物以及開(kāi)展早期診斷的基礎(chǔ)，這一復(fù)雜的過(guò)程仍有許多重要問(wèn)題亟須解決.盡管如此，我們有理由相信，有關(guān)腎臟纖維化機(jī)制的研究，最終必將能轉(zhuǎn)化成更有效的臨床治療策略，造福于廣大患者.