銜接蛋白p66Shc和內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)在CIH腎損傷中作用機制

劉濤 王美婷 王蓓

1山西醫(yī)科大學，太原030001；2山西醫(yī)科大學第二醫(yī)院呼吸內(nèi)科，太原030001

阻塞性睡眠呼吸暫停 (obstructive sleep apnea，OSA)是一種全身炎癥性疾病，慢性間歇低氧 (chronic intermittent hypoxia，CIH)是其最典型的病理生理特點。國內(nèi)外眾多研究已證實其可引起全身炎癥反應和氧化應激，最終導致全身多個靶器官的損傷，目前OSA已被公認為多種疾病的獨立危險因素[1]。越來越多的證據(jù)表明，OSA會直接導致腎內(nèi)缺氧，造成腎損傷，并激活腎素-血管緊張素系統(tǒng)[2]。在伴有夜間多尿及蛋白尿癥狀的未經(jīng)治療的OSA患者中，慢性腎臟病是其嚴重的后果之一[3]。Mavanur等[4]報道，間歇低氧通過刺激交感神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)皮功能紊亂、氧化應激及炎癥反應引起腎損傷。p66Shc是一種銜接蛋白，調(diào)節(jié)細胞對氧化應激的反應和壽命。近年的研究發(fā)現(xiàn)它的缺失增加了對氧化損傷的抵抗能力并提高了存活率，其廣泛參與心腦血管疾病、糖尿病腎病、急性腎損傷等的發(fā)病過程。最新研究證實它可以調(diào)節(jié)體外腎小管細胞氧化應激下及體內(nèi)腎臟缺血再灌注誘導的線粒體功能紊亂[5]。在氧化應激條件下，p66Shc被磷酸化轉(zhuǎn)移到線粒體膜間隙后，結(jié)合并氧化細胞色素C，導致活性氧 (reactive oxygen species，ROS)過度產(chǎn)生和線粒體去極化[6]。內(nèi)源性大麻素受體廣泛分布于中樞神經(jīng)和外周的各種組織器官，內(nèi)源性和外源性大麻素物質(zhì)通過受體介導，在免疫調(diào)節(jié)、心血管疾病發(fā)生、能量代謝等多方面發(fā)揮作用[7]。目前對于p66Shc及內(nèi)源性大麻素系統(tǒng) (endocannabinoid system，ECs)是否參與CIH導致的腎損傷及可能作用機制研究甚少，本文就上述問題作一綜述，以期為OSA繼發(fā)的腎損傷提供早期診斷和治療的新思路。

1 CIH與腎損傷

CIH是正常氧和低氧交替出現(xiàn)的過程，類似缺血再灌注損傷，可促使機體ROS產(chǎn)生增加，引起氧化應激反應，成為睡眠呼吸暫停靶器官損傷的重要機制。腎臟是一個高血流量、高灌注的器官，它對氧的供給和氧氣張力變化更敏感，因此容易受到缺氧損傷的影響。Mavanur等[4]報道，間歇低氧通過刺激交感神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)皮功能紊亂、氧化應激及炎癥反應引起腎損害，主要表現(xiàn)為夜間多尿、腎功能改變、蛋白尿、腎小管功能受損等，但其具體分子機制尚不清楚。CIH動物模型研究[8]模擬OSA病理生理改變，發(fā)現(xiàn)其可引起腎臟組織結(jié)構(gòu)、超微結(jié)構(gòu)改變。曾奕明等[9]的研究顯示經(jīng)間歇性低氧暴露30 d后實驗組小鼠腎組織可見超微結(jié)構(gòu)的改變，表現(xiàn)為腎小球上皮細胞足突不同程度的融合、不同程度的系膜細胞及基質(zhì)增生、腎小管上皮細胞不同程度的水腫。

2 p66Shc與腎損傷

2.1 p66Shc結(jié)構(gòu) p66Shc屬于Shc A家族，廣泛表達于除神經(jīng)元和造血細胞外的所有哺乳動物中，主要定位于胞漿，小部分定位于線粒體膜間隙。p66Shc是細胞氧化應激和生命周期調(diào)控的關(guān)鍵蛋白，由N端磷酸化酪氨酸結(jié)合區(qū)、C端Src同源2區(qū)、中心脯氨酸豐富區(qū)和N端脯氨酸富集區(qū)組成，其中N端脯氨酸富集區(qū)的第36位絲氨酸(Ser36)在p66Shc調(diào)節(jié)氧化應激和凋亡中發(fā)揮重要作用。

2.2 p66Shc與ROS p66Shc是近年來研究細胞氧化應激的主要蛋白之一，參與調(diào)控線粒體介導的細胞氧化損傷過程，其作為一種氧化還原酶通過促進ROS的生成和抑制抗氧化酶的表達，增加ROS的水平[10]。在p66Shc誘發(fā)的細胞內(nèi)ROS增多中，有3種主要的機制：第一，線粒體途徑，該途徑是ROS產(chǎn)生的關(guān)鍵。在氧化應激下，蛋白激酶C促發(fā)p66Shc磷酸化，磷酸化的p66Shc增加了對脯氨酰異構(gòu)酶的親和力，它使p66Shc異構(gòu)化，之后在蛋白磷酸酶2A的作用下去磷酸化進入線粒體。第二，線粒體外途徑，p66Shc通過減少鳥嘌呤核苷交換因子SOS1與生長因子受體結(jié)合蛋白2的結(jié)合，促進Rac1的激活[11-12]，進一步觸發(fā)了Rac1與NADPH氧化酶結(jié)合后參與的ROS產(chǎn)生[13-14]。第三，限制了ROS清除酶的表達。p66Shc通過抑制叉頭轉(zhuǎn)錄因子O(在細胞增殖/凋亡、抗氧化應激等過程中發(fā)揮作用)，從而減少了谷胱甘肽過氧化物酶1和錳超氧化物歧化酶的表達[15]；環(huán)磷酸腺苷反應元件結(jié)合蛋白 (cyclic AMP response element-binding protein，CREB)是一種轉(zhuǎn)錄因子，p66Shc會阻斷細胞外信號調(diào)節(jié)激酶 (extracellular signal-regulated kinase，ERK)[16-17]及CREB活化，ERK及CREB活化對于誘導錳超氧化物歧化酶[18-19]生成是至關(guān)重要的。p66Shc被磷酸化轉(zhuǎn)移到線粒體膜間隙后，結(jié)合并氧化細胞色素C，導致ROS過度產(chǎn)生和線粒體的去極化[6]。

2.3 p66Shc與急性腎損傷 p66Shc在腎臟中的表達已被證實，且在腎小管上皮細胞中表達較高[20]，在腎小球系膜細胞表達較低。線粒體功能障礙與缺血再灌注誘發(fā)的急性腎損傷潛在病理機制已被證實[21]。臨床和實驗研究發(fā)現(xiàn)，ROS在組織損傷和細胞凋亡中起著重要作用，尤其是在再灌注過程中[22]。p66Shc被證明可以調(diào)節(jié)體外腎小管細胞氧化應激下及體內(nèi)腎臟缺血再灌注誘導的線粒體功能紊亂[5]。Giorgio等[6]研究報道p66Shc利用線粒體電子傳遞鏈通過氧化細胞色素C生成線粒體H2O2。另有學者研究發(fā)現(xiàn)Ser36-磷酸化的p66Shc通過抑制EGFR-RAS-ERK途徑，導致細胞死亡[5]。研究表明，過量的ROS產(chǎn)生誘導線粒體滲透性轉(zhuǎn)換孔[23-24]形成和打開，這會使線粒體膜迅速去極化，在腎臟中進一步促進細胞凋亡或死亡。短周期重復低氧-復氧的病理學機制與缺血再灌注類似，提示p66Shc可能參與OSA繼發(fā)的腎損傷的發(fā)病機制。

線粒體滲透性轉(zhuǎn)換孔是一個非特異性孔道，它跨越了線粒體內(nèi)外膜，通常是關(guān)閉的，但在不同的病理生理條件下被打開，導致ATP合成減少和隨之而來的壞死，這在腎缺血再灌注損傷中普遍存在?？椎赖拈_啟和隨后細胞死亡可以通過線粒體滲透性轉(zhuǎn)換抑制劑如環(huán)孢素Cs A或抗氧化劑來阻止。這為臨床治療ROS介導的腎損傷提供了可能依據(jù)。

3 ECs與腎損傷

本課題組在之前的研究工作中發(fā)現(xiàn)OSA患者存在ECs紊亂，ECs通過不同的作用機制參與OSA導致的糖、脂代謝異常[25]、心肌肥厚[26]、骨質(zhì)疏松癥[27]、腦損傷[28]等多種病理過程，且表明CB1R拮抗劑利莫那班干預可以減輕上述病理改變。然而，ECs是否參與OSA繼發(fā)的腎損傷的發(fā)病及其可能的作用機制，目前尚缺乏相關(guān)研究。

目前已知的ECs主要由2個膜受體 (CB1R和CB2R)和2個主要的內(nèi)源性配體N-乙?；ㄉ南┧岚被掖己?-花生四烯酸甘油組成。這2種受體也在單核細胞/巨噬細胞中表達，這意味著與炎癥過程相關(guān)。最近在單核細胞中進行的一項研究表明CB1R激活了細胞內(nèi)級聯(lián)反應，通過誘導氧化應激來進一步促進炎癥因子產(chǎn)生，而該過程可被激活的CB2R抑制[29]。

CB1R和CB2R在人類和嚙齒類動物的腎臟中均有表達，特別是在腎小球系膜細胞、足細胞以及腎小管近端上皮細胞。足細胞是腎小球高度分化的細胞類型，是腎小球濾過屏障的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)完整性是維持腎小球功能正常的關(guān)鍵，而足細胞損傷是幾種腎臟疾病進展的基礎(chǔ)[30]。除了在肥胖和代謝并發(fā)癥方面的研究外，ECs還牽涉到慢性腎臟病的發(fā)病機制，包括糖尿病腎病。

在體外，暴露在高糖環(huán)境中的足細胞CB1R表達增加，這種效果可被CB1R拮抗劑消除[31]。有報道[32]，特定于足細胞的CB1R基因缺失可以部分保護鏈脲霉素誘發(fā)的腎小球功能障礙。可能機制如下：來自足細胞的CB1R缺乏，可以減輕高糖誘導的腎小管上皮細胞中脂質(zhì)運載蛋白2(其表達與細胞凋亡相關(guān))過度表達，這可能與蛋白尿降低相關(guān)，因為有研究表明白蛋白通過誘導Ca2+依賴的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激，導致脂質(zhì)運載蛋白2過表達，促進了腎小管損傷[33]。另外，白蛋白的增加可以誘導腎小管細胞分泌腫瘤壞死因子α、單核細胞趨化蛋白1和血小板衍生生長因子，這些細胞因子可以觸發(fā)間質(zhì)纖維化[34]。另一種解釋是，足細胞和近端腎小管細胞之間的旁分泌互動，損傷的足細胞釋放各種細胞因子，包括腫瘤壞死因子α、血管內(nèi)皮生長因子A、轉(zhuǎn)化生長因子β和IL-6[35-36]，這些細胞因子可能到達腎小管細胞并影響它們的活動。Jourdan等[37]發(fā)現(xiàn)，當足細胞受到高葡萄糖或血管緊張素Ⅱ的損害時，可以釋放內(nèi)源性大麻素樣物質(zhì)，而釋放的內(nèi)源性大麻素樣物質(zhì)也可以在鄰近的細胞上產(chǎn)生作用，包括腎小管上皮細胞。

4 展望

OSA及其并發(fā)癥越來越受到人們的關(guān)注，國內(nèi)外研究在疾病的診斷及治療等方面取得了一定的進展?，F(xiàn)有研究表明p66Shc通過氧化應激和凋亡、內(nèi)源性大麻素受體CB1R通過促進炎癥反應等機制參與腎損傷的發(fā)病過程，但CIH中p66Shc和內(nèi)源性大麻素受體參與腎損傷的分子機制尚不明確，因此進一步探討其具體機制有望為OSA繼發(fā)的腎損傷提供新的治療靶點。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突