HBV感染腎小管細胞機制的研究進展

李迎娟， 馮國和

中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院 感染科， 沈陽110000

HBV感染是世界范圍的一個公共衛(wèi)生問題，每年約78萬人死于慢性HBV感染相關(guān)疾病，腎臟是常見肝外受累器官，8%～20%乙型肝炎患者有腎臟損害[1]。一項臨床研究[2]評估了268例沒有接受過任何口服抗HBV治療的HBsAg陽性慢性攜帶者腎臟異常的患病率，共發(fā)現(xiàn)73例(73/113，64.6%)患有腎臟疾病。這表明，在HBsAg陽性患者中，腎功能異常非常普遍。

HBV相關(guān)腎小球腎炎(HBV-associated glomendonephrits，HBV-GN)的發(fā)生機制較為復雜，包括免疫復合物沉積于腎小球、病毒直接感染腎臟、自身免疫反應、免疫缺陷以及宿主和病毒遺傳因素等，至今尚不完全清楚，其中免疫復合物沉積是目前普遍認可的主要發(fā)病機制。但近年來，腎小管損傷機制在HBV-GN發(fā)病中的作用受到廣泛關(guān)注。本文將HBV感染細胞的關(guān)鍵因素和HBV損傷腎小管細胞的研究進展總結(jié)如下，闡述HBV直接感染腎小管細胞的可能機制。

1 腎臟可能是HBV感染的靶器官

1.1 腎臟中檢測到HBV標志物 既往研究顯示，應用免疫熒光法、PCR、原位雜交等可在腎臟細胞中檢測到HBV標志物，包括HBsAg、HBeAg、HBV DNA等。但其來源存在爭議，腎臟中的HBV標志物可能由病毒直接感染腎臟細胞所致，可能由腎臟細胞吞噬循環(huán)中病毒顆粒所致，也可能由整合在染色體上的HBV DNA編碼所致。然而，有學者[3]報道，在部分HBV-GN患者中出現(xiàn)血清HBsAg和HBeAg陰性，而腎組織有病毒蛋白沉積，這進一步證明了HBV可以直接感染腎臟。

1.2 HBV進入并感染肝細胞的途徑 HBV是一種嗜肝DNA病毒，病毒感染細胞的第一步是病毒與靶細胞之間的相互作用。迄今為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)HBV進入肝細胞可以由硫酸乙酰肝素蛋白聚糖(heparan sulfate proteoglycans,HSPG)如磷脂酰肌醇蛋白聚糖-5和鈉離子/牛磺膽酸共轉(zhuǎn)運多肽(Na+/taurocholate cotransporting polypeptide,NTCP)[4-5]介導。HBV首先在肝細胞變表面附著于HSPG，然后與NTCP結(jié)合，啟動HBV進入肝細胞。研究[6]表明，NTCP是HBV感染肝細胞的功能性細胞受體，是一種多跨膜轉(zhuǎn)運蛋白，特異性地在肝細胞基底外側(cè)膜表達，其與HBV preS1脂蛋白結(jié)合，介導HBV進入肝細胞。然而，其他表達NTCP的非肝細胞不支持HBV感染后復制，表明HBV在細胞中復制還需要額外的肝細胞特異性因子[7]。HBV在肝細胞中轉(zhuǎn)錄受肝臟富含的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)，如肝細胞核因子(HNF)1、HNF3、HNF4、CCAAT/增強子結(jié)合蛋白以及核激素受體(如RXRα和PPARα)[5]。有學者[8]發(fā)現(xiàn)，人肝細胞之所以是HBV復制的優(yōu)先位點，是因為其具有促進HBV進入的特定NTCP受體，并且缺乏進入后細胞內(nèi)抑制因子Slug和Sox7(其過表達能降低HBV轉(zhuǎn)錄)，其與HNF4α的激活一起促進HBV的有效轉(zhuǎn)錄。因此HBV感染肝細胞需要HSPG、NTCP和肝臟富含的轉(zhuǎn)錄因子共同存在，其他可能的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子及具體作用機制還有待進一步研究發(fā)現(xiàn)。

1.3 腎臟具備HBV感染關(guān)鍵因素 近年研究發(fā)現(xiàn)NTCP[9]和促進HBV RNA轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄因子如HNF1、HNF3、HNF4等[10]均在腎臟中表達。HNF4轉(zhuǎn)運體在成人肝、腎和腸中表達最豐富，新生小鼠腎中HNF4在腎近曲小管和遠曲小管中強表達，HNF1b直接調(diào)節(jié)參與腎臟小管形成的腎小管上皮細胞中囊性基因Pkhd1的表達[10]。這表明腎臟具備HBV感染、復制的條件。

HBV進入腎小管細胞并在腎小管細胞內(nèi)復制、轉(zhuǎn)錄的方式目前尚不清楚。Yang等[11]通過核激素受體HNF4α、RXRα、PPARα以及NTCP的異位共表達重建了人胚胎腎小管細胞293T細胞中的HBV感染，結(jié)果發(fā)現(xiàn)293T細胞中可檢測到HBV感染標志物(HBsAg、HBeAg、HBV DNA等)，表明非肝細胞對HBV的易感性可通過將NTCP、HNF4α、RXRα和PPARα的宿主細胞表達賦予非肝細胞來實現(xiàn)。據(jù)此推測HBV可能與腎小管上皮細胞特異性受體結(jié)合介導HBV進入腎小管細胞，在關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子存在的情況下，在腎小管細胞中復制、轉(zhuǎn)錄，從而導致腎臟損害，參與HBV-GN的發(fā)生發(fā)展。

2 HBV感染腎小管細胞的可能方式

病毒可以通過與細胞膜融合或通過受體介導的內(nèi)吞作用進入宿主細胞，有學者[12]發(fā)現(xiàn)表達NTCP的肝癌細胞攝取HBV依賴于肌動蛋白細胞骨架，通過網(wǎng)格蛋白介導的內(nèi)吞途徑進入。這表明HBV進入細胞依賴受體介導的內(nèi)吞作用，而非融合機制。

有學者[13]發(fā)現(xiàn)用表皮生長因子刺激能增強細胞對HBV感染的敏感性，表皮生長因子受體(EGFR)在介導HBV-NTCP細胞內(nèi)化為易感細胞中起關(guān)鍵作用。EGFR表達可隨著HBV轉(zhuǎn)錄水平的增加而增加[14]，EGFR抑制劑可以顯著抑制HBV復制，并適度降低HBV轉(zhuǎn)染的肝癌細胞的病毒抗原合成[15]。而在腎臟,EGFR主要在腎小管上皮細胞、間質(zhì)成纖維細胞表達。人EGFR2在腎小管損傷中起重要作用。研究[16]顯示，人EGFR2在單側(cè)輸尿管梗阻引起的腎纖維化、1型和2型糖尿病腎病以及腎纖維化患者的腎活檢中顯著增加，且主要發(fā)生在近端腎小管上皮細胞。因此推測EGFR可能在HBV進入腎小管細胞并造成其損傷過程中發(fā)揮重要作用。但是目前EGFR在HBV-GN患者腎組織的表達尚無文獻報道，有待于進一步研究。

綜上，一旦與NTCP、EGFR結(jié)合，HBV通過網(wǎng)格介導的內(nèi)吞作用被內(nèi)化，并到達內(nèi)體，內(nèi)體融合似乎發(fā)生在晚期內(nèi)體中，但引發(fā)內(nèi)體融合的線索尚未完全明確[17]。最近的一項研究[18]表明，EGFR通過其內(nèi)吞/分選途徑驅(qū)動與NTCP結(jié)合的HBV從細胞表面轉(zhuǎn)移到內(nèi)體，EGFR激活觸發(fā)HBV轉(zhuǎn)運到晚期內(nèi)體。此外，E-鈣黏蛋白也被報道作為一種新因子促進HBV進入，其通過影響HBV的功能性受體NTCP的分布在HBV進入中起著關(guān)鍵作用[19]，而E-鈣黏蛋白是一種鈣依賴性黏附整合素，在上皮組織中大量存在。但HBV是否通過上述過程進入腎小管細胞需要體內(nèi)及體外試驗證實。

3 HBV引起腎小管炎癥反應

腎小管是腎臟的主要組成部分，容易受到包括缺血、蛋白尿、毒素和代謝紊亂等多種損傷。腎小管上皮細胞損傷后，可以合成和分泌多種生物活性分子如促炎細胞因子、趨化因子等，驅(qū)動間質(zhì)炎癥和纖維化。

HBV-GN患者腎活檢中可看到炎性細胞浸潤和腎小管間質(zhì)纖維化，HBV感染可激活腎小管間質(zhì)免疫細胞，使腎小管細胞成為專業(yè)的抗原呈遞細胞，并激活炎性免疫反應，參與HBV-GN的發(fā)生發(fā)展[20]。TNFα和IL-1β與腎臟炎癥的發(fā)生發(fā)展顯著相關(guān)[21]。IL-1β在腎小管上皮細胞-間充質(zhì)細胞轉(zhuǎn)分化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)中起重要作用，可導致纖維結(jié)合蛋白、血管活性物質(zhì)和α-平滑肌肌動蛋白水平顯著增加，從而促進腎臟纖維化[22]。部分EMT足以誘導腎小管功能損害，觸發(fā)細胞周期停滯，并促進關(guān)鍵纖維生成細胞因子的釋放，造成腎臟纖維化[16]。免疫抑制劑能降低機體免疫反應，用于治療HBV-GN可有效減輕腎臟炎癥。他克莫司是一種免疫調(diào)節(jié)劑，研究[23]表明，他克莫司聯(lián)合恩替卡韋能快速誘導HBV-GN患者蛋白尿緩解。

4 HBV誘導腎小管細胞凋亡

HBV可通過調(diào)節(jié)細胞周期、激活信號轉(zhuǎn)導通路誘導腎小管細胞凋亡。HBV X蛋白( hepatitis B virus X protein,HBx)是X區(qū)編碼的產(chǎn)物，是一種多功能調(diào)節(jié)蛋白，具有廣泛的反式激活作用。HBx蛋白不僅在體內(nèi)被招募到cccDNA中促進HBV復制[24]，還可促進肝癌的發(fā)生發(fā)展[25]。HBx參與調(diào)節(jié)HBV復制、細胞轉(zhuǎn)錄、信號轉(zhuǎn)導和細胞周期進程[26]，并誘導細胞凋亡[27]，引起炎癥反應[28]，在腎小管上皮細胞凋亡中發(fā)揮了重要作用。有學者[29]研究發(fā)現(xiàn),HBx轉(zhuǎn)染可顯著抑制腎小管上皮細胞凋亡，促進細胞周期從G1期向S期發(fā)展，并在S期阻滯細胞周期，表明HBx可通過調(diào)節(jié)細胞周期蛋白表達影響腎小管上皮細胞周期，調(diào)節(jié)腎小管上皮細胞凋亡。腎小管上皮細胞凋亡的分子機制十分復雜，有多種凋亡蛋白和信號通路(包括激活NF-κB途徑、Toll樣受體(TLR)、上調(diào)Fas/FasL途徑等)參與。

4.1 NF-κB途徑 NF-κB是細胞內(nèi)重要的核轉(zhuǎn)錄因子，在調(diào)節(jié)對感染的免疫應答中起關(guān)鍵作用。HBV可通過激活NF-κB信號通路損傷腎小管細胞。Li等[30]將HBx質(zhì)粒轉(zhuǎn)染到近端人腎小管上皮細胞中，發(fā)現(xiàn)HBx質(zhì)粒轉(zhuǎn)染顯著下調(diào)了鈣黏蛋白的表達，上調(diào)了α-平滑肌肌動蛋白、Ⅰ型膠原蛋白和纖連蛋白的表達，并以時間和濃度依賴方式增加NF-κB磷酸化，表明HBx可能通過激活NF-κB信號通路促進腎小管EMT，最終導致腎臟間質(zhì)纖維化。Yang等[31]研究發(fā)現(xiàn)HBV-GN患者中腎臟TRAIL受體DR4表達明顯升高，且與促炎細胞因子表達呈正相關(guān)，并構(gòu)建了HBV感染腎小管細胞模型，結(jié)果表明在促炎因子存在的情況下，HBx通過增強活化，顯著上調(diào)DR4的表達，從而增加TRAIL誘導的腎小管細胞凋亡。但是TRAIL增加是否通過激活NF-κB途徑促進HBV-GN患者腎小管細胞凋亡目前還不清楚，需要進一步研究證實。

4.2 Toll樣受體(TLR) TLR位于NF-κB的上游，能快速識別病原微生物，并介導免疫反應、激活信號通路[32]。TLR4/NF-κB通路是橋接病原微生物免疫、炎性損傷及局部組織壞死的關(guān)鍵通路[33]。研究[34]發(fā)現(xiàn)，與非HBV-GN患者相比，HBV-GN患者腎組織中組蛋白賴氨酸特異性脫甲基酶(lysine-specific demethylase 1，LSD1)上調(diào)，且其表達與腎臟炎癥呈正相關(guān)，推斷HBV可能通過LSD1-TLR4-NF-kB/JNK信號通路誘導人腎小管上皮細胞炎癥釋放促炎介質(zhì)，導致腎小管上皮細胞損傷。替比夫定具有改善腎臟炎癥和腎小管間質(zhì)纖維化的作用，但具體作用機制尚不明確，有學者[35]發(fā)現(xiàn)可能與替比夫定拮抗TLR4抑制近端小管上皮細胞的轉(zhuǎn)分化有關(guān)。阻斷TLR4/NF-κB信號通路中的某一環(huán)節(jié)來減輕腎臟炎癥，這為HBV-GN的治療提供了新思路。

4.3 Fas/FasL途徑 Fas/FasL途徑也參與HBV誘導腎小管細胞凋亡。He等[36]發(fā)現(xiàn)，用HBx轉(zhuǎn)染NRK-52E細胞(大鼠腎小管導管上皮細胞)可抑制細胞增值，增加凋亡和Fas、FasL及MLK3-MKK7-JNKs信號通路相關(guān)蛋白表達；且用MLK3抑制劑處理后，HBx轉(zhuǎn)染組信號通路活性、Fas/FasL表達和細胞凋亡顯著降低。結(jié)果表明HBx可通過MLK3-MKK7-JNK3-c-Jun信號通路激活Fas/FasL，誘導NRK-52E細胞凋亡。但該實驗是體外實驗，需要合適的體內(nèi)模型進一步研究證實。

綜上所述，HBV可通過調(diào)節(jié)細胞周期、激活NF-κB等相關(guān)信號轉(zhuǎn)導通路誘導腎小管細胞凋亡，導致HBV-GN進展，研究其具體機制有助于新藥物研發(fā)。

5 小結(jié)與展望

腎小管損傷機制在HBV-GN發(fā)病機制中的作用越來越受到重視。腎臟具有迄今發(fā)現(xiàn)的HBV在肝細胞中感染、復制的決定因素，可能是HBV感染肝臟外的另一器官，HBV進入腎小管細胞的受體和支持HBV在腎小管細胞中復制、轉(zhuǎn)錄的因素有待于進一步研究。HBV可導致腎小管細胞炎癥發(fā)生，通過激活NF-κB、上調(diào)Fas/FasL途徑等信號通路引起細胞凋亡損傷腎臟，參與HBV-GN的發(fā)生發(fā)展，阻斷上述途徑可能延緩或阻止HBV-GN的進展，起到治療作用。

HBV-GN主要治療方式是抗病毒治療，隨著HBeAg和HBsAg被清除，患者蛋白尿緩解[37]。有研究[38]表明，通過單一抗病毒治療，HBV-GN患者尿蛋白緩解伴隨HBV復制減少和HBeAg清除率的提高。抑制HBV復制可減少HBV-GN患者尿蛋白排泄、減輕腎臟損傷，增加臨床緩解率[39]。但是現(xiàn)有抗病毒藥物尚未達到使cccDNA從HBV感染者體內(nèi)徹底清除[40]。拉米夫定雖然可減少HBV-GN患者的蛋白尿[41]，但因耐藥性高，現(xiàn)在不作為首選抗病毒藥物。恩替卡韋目前是慢性HBV患者一線藥物，有病例報道1例HBV-GN患者應用恩替卡韋后出現(xiàn)了蛋白尿緩解和血清轉(zhuǎn)化[42]，但目前恩替卡韋對于HBV-GN治療療效仍缺乏可靠證據(jù)，需要進一步大樣本研究證實。糖皮質(zhì)激素[43]和免疫抑制劑[44]可改善疾病預后，但有重新激活病毒和進一步惡化腎功能的風險，其利弊權(quán)衡尚缺乏有力的循證醫(yī)學證據(jù)。有病例報道[43]對難治性HBV-GN應用抗病毒藥物聯(lián)合糖皮質(zhì)激素，可減少腎臟免疫復合物沉積、緩解蛋白尿，因此臨床上需經(jīng)驗性應用糖皮質(zhì)激素。

目前臨床上尚無作用靶點位于腎臟治療HBV-GN的藥物，研發(fā)治療HBV-GN的特效藥面臨重大機遇和挑戰(zhàn)。HBV損傷腎臟的具體機制和途徑的不斷發(fā)現(xiàn)，為研發(fā)具有新作用機制的小分子藥物提供了新治療靶點。

利益沖突聲明:所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：李迎娟負責資料分析，撰寫論文，修改論文；馮國和負責擬定寫作思路，指導撰寫文章并最后定稿。