RhoA/ROCK信號(hào)通路與腎臟疾病的研究進(jìn)展

于珊珊，贠捷，羅珊，楚鎏慈，蘭亞可，宋立群

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院)

近年由于越來(lái)越多研究表明RhoA/ROCK傳導(dǎo)途徑與多種疾病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)，Rho相關(guān)卷曲螺旋形成蛋白激酶(ROCK)被認(rèn)為是未來(lái)重要的治療靶標(biāo)。在包括腎臟疾病在內(nèi)的許多疾病中研究了RhoA/ROCK信號(hào)通路途徑的失調(diào)[1]。Ras同源基因家族成員A(RhoA)及ROCK介導(dǎo)了許多病理生理信號(hào)，包括誘導(dǎo)細(xì)胞骨架重組、細(xì)胞遷移、黏附、增殖分化、組織收縮和生長(zhǎng)等多種生理功能有關(guān)。RhoA/ROCK途徑的臨床興趣有所增加[2]。目前一些研究證明RhoA/ROCK信號(hào)通路影響腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展，但是RhoA/ROCK如何影響腎臟疾病發(fā)生的機(jī)制仍不是非常明確。本文對(duì)RhoA/ROCK信號(hào)通路與腎臟相關(guān)疾病研究進(jìn)行初步總結(jié)，有助于RhoA/ROCK途徑在腎臟疾病中的進(jìn)一步研究，為腎臟疾病的臨床干預(yù)提供新靶點(diǎn)。

1 RhoA/ROCK信號(hào)通路的概述

Rho/ROCK信號(hào)通路主要由RhoGTP酶、ROCK、肌球蛋白磷酸酶等部分構(gòu)成。ROCK屬于Ras超家族，參與細(xì)胞遷移，吞噬，收縮和黏附等活動(dòng)，ROCK是目前功能研究最詳細(xì)的Rho下游靶效應(yīng)分子[3]。ROCK與RhoGTP酶即小G蛋白之間由ROCK接受Rho傳導(dǎo)來(lái)的活化信號(hào)發(fā)生激活，氨基酸位點(diǎn)多發(fā)磷酸化進(jìn)而激活，一系列磷酸化、脫磷酸化反應(yīng)在下游受到激動(dòng)后依次發(fā)生。進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞的收縮、游走黏附、生長(zhǎng)分裂等行為及功能。ROCK有兩個(gè)同工型，ROCK1和ROCK2，是絲氨酸/蘇氨酸AGC激酶家族的成員[4]。腎臟組織中ROCK主要以ROCK-1形式存在[5-6]。肌球蛋白磷酸酶是ROCK作用的一個(gè)主要底物,由肌球蛋白結(jié)合亞單位(MBS)和去磷酸化催化亞基等亞單位組成。接受Rho、ROCK的活化信號(hào)，促使肌球蛋白結(jié)合亞單位磷酸化，發(fā)生磷酸化后MLCP自身失活，不能將肌球蛋白輕鏈(MLC)脫磷酸化，進(jìn)而使胞漿內(nèi)磷酸化MLC水平提升，肌動(dòng)-肌球蛋白交聯(lián)增加促進(jìn)肌動(dòng)蛋白微絲骨架的聚合[7]。

2 RhoA/ROCK信號(hào)通路與腎臟疾病

2.1 糖尿病腎病 糖尿病腎病(DKD)是終末期腎病的主要原因，尋找有效的調(diào)控途徑對(duì)本病治療具有重要意義。近年分子機(jī)制途徑的闡明代表了開(kāi)發(fā)新策略的沃土。ROCK通過(guò)涉及細(xì)胞骨架重組的機(jī)制來(lái)協(xié)調(diào)許多基本的細(xì)胞過(guò)程，包括遷移，增殖和存活?；诩?xì)胞的研究中，ROCK被激活以響應(yīng)與糖尿病相關(guān)的各種外部刺激，并且在1型和2型糖尿病的背景下，腎臟ROCK活性升高。實(shí)驗(yàn)研究表明，ROCK的藥理或基因抑制作用可預(yù)防與糖尿病相關(guān)的腎臟組織學(xué)和功能異常[8]。Y27632和法舒地爾是最常用的藥理性ROCK抑制劑，其靶向其ATP依賴(lài)性激酶結(jié)構(gòu)域，抑制ROCK活化[9]。另外，3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶抑制劑(他汀類(lèi)藥物)通過(guò)干擾其香葉基香葉基和橋連[10]來(lái)防止RhoA活化，因此至少部分抑制了ROCK活性。他汀類(lèi)藥物對(duì)心血管系統(tǒng)和腎臟的多效性保護(hù)作用涉及該機(jī)制[11]。有研究證實(shí)當(dāng)RhoA/ROCK途徑暴露于糖尿病環(huán)境的腎細(xì)胞中被激活，RhoA/ROCK通路激活有助于增強(qiáng)的細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)、促進(jìn)纖維化進(jìn)程[12-13]。RhoA/ROCK與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)[14]和血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)[15]誘導(dǎo)的系膜細(xì)胞中(MC)生長(zhǎng)和膠原生成有關(guān)[16]。腎小管間質(zhì)纖維化是DKD發(fā)生的重要病理結(jié)果，而腎小管上皮細(xì)胞上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是導(dǎo)致腎纖維化的核心機(jī)制[17]。RhoA/ROCK途徑是EMT過(guò)程中重要的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)途徑[18]。ROCK抑制劑(Y27632)可以阻斷糖尿病大鼠的RhoA/ROCK途徑，改善腎小球通透性，腎血流動(dòng)力學(xué)和代謝指標(biāo)，延緩腎小球硬化，抑制活性氧的形成，并減少細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的沉積[19]。故RhoA/ ROCK信號(hào)通路是體內(nèi)和體外治療腎纖維化誘導(dǎo)的2型糖尿病的重要潛在靶標(biāo)[20]。Xie等[21]研究發(fā)現(xiàn)以法舒地爾治療抑制RhoA/ROCK活化和NF-κB核易位，可顯著降低腎臟FN，ICAM-1和TGF-β1蛋白水平，減輕NF-κB炎癥基因上調(diào)介導(dǎo)的DN進(jìn)展。Peng等[22]研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用法舒地爾抑制ROCK1，基本上抑制了腎小球內(nèi)皮細(xì)胞中α-SMA的表達(dá)，降低了白蛋白尿。且在體內(nèi)體外觀察到一致的變化，推測(cè)ROCK1的抑制可能是預(yù)防發(fā)展中的DN的腎小球內(nèi)皮功能障礙和蛋白尿的治療策略。Rao等[23]發(fā)現(xiàn)抑制ROCK通路可以減輕AGEs誘導(dǎo)的腎小球內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子表達(dá)和炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，改善高級(jí)糖基化終末產(chǎn)物在糖尿病性腎病的系膜區(qū)單核細(xì)胞浸潤(rùn)。高血糖誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞通透性過(guò)高是DN的主要發(fā)病機(jī)制。Yin等[24]研究證實(shí)青藤堿通過(guò)抑制RhoA/ROCK信號(hào)通路，防止高血糖破壞腎內(nèi)皮屏障功能，發(fā)揮強(qiáng)大的抗炎和腎臟保護(hù)作用。由此可見(jiàn)以RhoA/ROCK作為治療糖尿病的藥物作用靶點(diǎn)具有一定依據(jù)及療效。

2.2 高血壓腎損害 不受控制的慢性血壓升高會(huì)引發(fā)高血壓性腎病，從而導(dǎo)致血管，腎小管間質(zhì)和腎小球受損，腎單位過(guò)度濾過(guò)/肥大，最終導(dǎo)致腎衰竭[25]。Ang Ⅱ或內(nèi)皮素(ET)-1等上游信號(hào)激活ROCK，同時(shí)降低一氧化氮的生物利用度，有助于誘導(dǎo)腎小管間質(zhì)纖維化，足細(xì)胞丟失和EMT[26]，后者被認(rèn)為是高血壓腎病的新興機(jī)制[25]。在嚴(yán)重高血壓和心血管損害，無(wú)論是1型血管緊張素Ⅱ受體(AT1R)或內(nèi)皮素系統(tǒng)的阻斷的轉(zhuǎn)基因大鼠模型中能夠防止腎小管間質(zhì)纖維化[27-28]。腎移植受者接受鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶抑制劑，環(huán)孢素(CsA)和他克莫司的免疫抑制治療[29]，這會(huì)導(dǎo)致血管收縮和腎臟鈉轉(zhuǎn)運(yùn)失調(diào)。發(fā)生這種情況主要是通過(guò)腎素-血管緊張素系統(tǒng)活化旁邊氧化應(yīng)激相關(guān)蛋白質(zhì)的表達(dá)增加和減少的抗氧化劑防御[30-31]。CsA誘導(dǎo)的Ang Ⅱ上調(diào)增加細(xì)胞內(nèi)ROCK的鈣敏感性，鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶通過(guò)抑制肌球蛋白磷酸酶亞基靶標(biāo)磷酸化而減弱了鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶的活性。總體而言，這些發(fā)現(xiàn)表明，ROCK抑制可通過(guò)對(duì)比平滑肌收縮和高血壓來(lái)幫助調(diào)節(jié)鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶及其抑制劑的作用[32-33]。李君等[34]通過(guò)對(duì)24例原發(fā)性高血壓腎損害不同階段的患者進(jìn)行分組對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，早期白蛋白尿正常組患者血清TGF-β及ROCK-1濃度顯著升高，在微量白蛋白尿組升高更明顯，且兩者變化趨勢(shì)一致，提示TGF-β可能通過(guò)RhoA/ROCK信號(hào)傳遞參與了高血壓腎纖維化過(guò)程。

2.3 腎纖維化 纖維化是基質(zhì)的積累，主要是膠原蛋白的積累，與正常組織被瘢痕組織所替代有關(guān)。CKD涉及腎小球硬化和腎小管間質(zhì)纖維化。后者是CKD進(jìn)展的更好的組織學(xué)預(yù)測(cè)因子。現(xiàn)在，人們普遍認(rèn)為腎小管間質(zhì)纖維化與糖尿病性腎病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)，并且纖維化的程度與腎功能下降的速率相對(duì)應(yīng)。高血壓是CKD的始發(fā)者[35]。肌成纖維細(xì)胞兼有成纖維細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的特征，是參與損傷修復(fù)和纖維化的主要細(xì)胞。肌成纖維細(xì)胞凋亡是終止修復(fù)反應(yīng)及恢復(fù)組織結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)鍵。腎臟損傷通過(guò)激活RhoA/ROCK信號(hào)通路及下游信號(hào)分子,誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞分化、增殖、收縮、遷移等行為，參與損傷修復(fù)，若肌成纖維細(xì)胞持續(xù)處于激活狀態(tài)則發(fā)生纖維化。目前尚無(wú)切實(shí)有效的抗纖維化藥物。Rho/ROCK信號(hào)通路抑制劑對(duì)纖維化疾病顯示了良好的治療效果，有必要進(jìn)一步研究[36]。不管引發(fā)原因是什么，纖維化都是致病的常見(jiàn)途徑，會(huì)導(dǎo)致器官結(jié)構(gòu)和功能的逐步喪失。抑制RhoA/ROCK信號(hào)通路是治療纖維化相關(guān)疾病的有效方法[37]。期望以目前成果為基礎(chǔ)通過(guò)對(duì)RhoA/ROCK途徑的進(jìn)一步研究在纖維化調(diào)控上取得新進(jìn)展。

2.4 急性腎損傷(ARF) ARF是一種常見(jiàn)的臨床綜合征，主要表現(xiàn)腎功能驟然下降及增加死亡的風(fēng)險(xiǎn)，病因主要包括腎缺血，腎毒性藥物，急性尿路梗阻，腎實(shí)質(zhì)損傷，腎移植等。Wang等[38]研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用法舒地爾抑制RhoA/ROCK途徑可顯著改善造影劑引起的腎髓質(zhì)損害，恢復(fù)腎功能，抑制腎小管凋亡，改善氧化還原失衡和DNA損傷。這與RhoA/ROCK途徑的抗炎，抗凋亡和抗氧化作用等作用密切相關(guān)。法舒地爾是5-異喹啉磺酰胺的衍生物，它是Rho激酶抑制劑，具有廣泛的藥理作用。法舒地爾已被證明可減輕某些物質(zhì)對(duì)腎臟的傷害。Xia等[39]研究發(fā)現(xiàn)法舒地爾可以減輕順鉑引起的腎臟損傷，主要通過(guò)調(diào)節(jié)脂質(zhì)和氨基酸代謝等途徑。提示法舒地爾可用于減輕用順鉑治療的患者早期的腎臟損傷。Dolinina等[40]研究證明應(yīng)用Y-27632抑制RhoA可以在急性腎梗阻早期改善腎小球通透性使其明顯升高。表明單側(cè)輸尿管梗阻誘導(dǎo)的通透性隨時(shí)間變化的病理生理學(xué)，其中活性氧的產(chǎn)生可能在早期階段起重要作用。急性腎損傷相對(duì)慢性腎損傷不但要求療效確切，同時(shí)精準(zhǔn)掌握時(shí)間趕在時(shí)間窗內(nèi)發(fā)揮最佳療效也是一項(xiàng)能否臨床應(yīng)用的重要考察因素。

2.5 腎臟腫瘤 腎細(xì)胞癌(RCC)是泌尿系癌的三種最常見(jiàn)的癌癥之一。研究發(fā)現(xiàn)，miR-199a在RCC中的表達(dá)很低，可能作為抑癌基因來(lái)誘導(dǎo)腎癌的發(fā)生。Qin等[41]通過(guò)研究miR-199a在RCC的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中的作用發(fā)現(xiàn)，miR-199a通過(guò)與3'非翻譯區(qū)直接結(jié)合而下調(diào)ROCK1的表達(dá)和異位表達(dá)，miR-199a過(guò)表達(dá)顯著下調(diào)了ROCK-1 mRNA和蛋白水平，ROCK1被確定為miR-199a的靶標(biāo)，提示miR-199a作為潛在的新診斷和治療靶標(biāo)RCC。微小RNA(miRNA)是在蛋白質(zhì)編碼基因之間或嵌入其內(nèi)含子中的一小段RNA。已經(jīng)在癌癥組織中鑒定出許多涉及調(diào)節(jié)ROCK1和ROCK2表達(dá)活性的miRNA。特定miRNA的下調(diào)與ROCK1或ROCK2表達(dá)增加相關(guān)。由于ROCK1和ROCK2的3'UTR包含不同組的miRNA結(jié)合位點(diǎn)，因此它們的表達(dá)可能會(huì)受到miRNA的不同調(diào)節(jié)。Lin等[42]和Kroiss等[43]在前列腺癌中，Ueno等[44]在腎癌，Majid等[45]在膀胱癌的研究中皆證明miRNA在癌癥組織中的表達(dá)降低會(huì)導(dǎo)致ROCK表達(dá)活性增加，以及遷移、侵襲或增殖增加，這可以通過(guò)miRNA的過(guò)表達(dá)、ROCK抑制劑(Y27632)或ROCK1 siRNA分子對(duì)ROCK1的抑制來(lái)挽救[46-47]。除了那些與ROCK1相互作用的miRNA，在癌癥中還有與ROCK2相互作用的miRNA，癌癥組織中這些miRNA的下調(diào)導(dǎo)致ROCK2水平升高以及侵襲、遷移和增殖增加。ROCK抑制對(duì)腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移的相反作用可能與癌細(xì)胞在其遷移機(jī)制中的巨大可塑性以及與細(xì)胞遷移有關(guān)的其他信號(hào)傳導(dǎo)途徑的激活有關(guān)[48]，ROCK信號(hào)加劇了許多關(guān)鍵的與癌癥相關(guān)的表型，這表明在癌癥治療中靶向ROCK信號(hào)可能是一個(gè)可行的選擇。盡管靶向細(xì)胞骨架是一種既定的癌癥治療策略，但靶向ROCK信號(hào)的潛力為癌癥治療提供了獨(dú)特的多方面方法[49]。

3 小結(jié)

RhoA/ROCK可以通過(guò)影響肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架、細(xì)胞遷移、細(xì)胞增殖等過(guò)程參與腎臟疾病的發(fā)生及發(fā)展，本文初步概述了該途徑影響糖尿病腎病、高血壓腎病、腎腫瘤，急性腎衰竭等生理病理機(jī)制。由于篇幅及參考資料所限僅對(duì)目前研究較多的幾種腎病予以總結(jié)，尚有如IgA腎病、常染色體顯性多囊腎病、狼瘡性腎炎等多種不同分型的腎病有待進(jìn)一步研究。期望通過(guò)對(duì)RhoA/ROCK途徑在腎病研究中的逐漸完善，可以更加全面的剖析RhoA/ROCK信號(hào)通路在腎臟相關(guān)疾病中的機(jī)制,探索抑制或阻斷其途徑的新型藥物,將會(huì)為腎臟疾病的治療提供新的契機(jī),開(kāi)拓全新的領(lǐng)域。