內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激-凋亡途徑在腎缺血再灌注損傷中的研究進(jìn)展

徐 鴻，梁國標(biāo)

(遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 泌尿外科，貴州 遵義 563099)

缺血再灌注損傷(Ischemia reperfusion injury，IRI)是指缺血的器官或組織重新獲得血液灌注或供氧后，對器官或組織所產(chǎn)生的一系列損傷作用。腎缺血再灌注損傷(Renal ischemia-reperfusion injury，RIRI)是急性腎損傷(Acute kidney injury，AKI)的一個常見原因，其致病機(jī)制復(fù)雜，涉及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(Endoplasmic reticulum stress，ERS)、活性氧聚集、凋亡、炎癥等一系列病理生理過程，而AKI又是腎功能衰竭的主要原因[1]。RIRI是臨床上常見且復(fù)雜的病理生理過程，目前針對RIRI的具體機(jī)制研究尚不清楚。RIRI多見于腎移植術(shù)、創(chuàng)傷性休克、體外沖擊波碎石、腎部分切除術(shù)以及心肺分流術(shù)等，是泌尿外科手術(shù)中及術(shù)后較常發(fā)生的并發(fā)癥，嚴(yán)重影響手術(shù)預(yù)后。因此，在當(dāng)前的臨床工作中，采取怎樣的措施去預(yù)防和減輕RIRI，從而促進(jìn)腎功能的快速恢復(fù)成為目前所有泌尿外科醫(yī)生亟待解決的關(guān)鍵問題。據(jù)相關(guān)研究報道，ERS參與了RIRI的發(fā)生與發(fā)展，并在這一過程中扮演了重要的角色，RIRI發(fā)生后會導(dǎo)致腎小管上皮細(xì)胞凋亡從而加重AKI，而ERS又是引起腎小管上皮細(xì)胞凋亡的主要原因之一[2]。因此，針對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激-凋亡途徑的靶向干預(yù)治療極有可能成為臨床上預(yù)防RIRI新的治療方法。本文就以內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激-凋亡途徑的相關(guān)機(jī)制與RIRI之間的研究進(jìn)展作一綜述報告，目的是為RIRI發(fā)病機(jī)制提供新思路，以及為RIRI防治尋找新的潛在干預(yù)靶點。

1 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與ERS

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(Endoplasmic reticulum,ER)是一種存在于細(xì)胞內(nèi)的多用途細(xì)胞器，它主要負(fù)責(zé)維持細(xì)胞功能的動態(tài)平衡和參與蛋白的合成與折疊。當(dāng)內(nèi)環(huán)境發(fā)生改變時，如鈣離子穩(wěn)態(tài)的破壞、缺氧、氧化應(yīng)激等都可以造成ER內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的失衡，從而引起細(xì)胞內(nèi)的錯誤折疊蛋白或者未發(fā)生折疊的蛋白異常增多，誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(Endoplasmic reticulum stress,ERS)。

1.1 未折疊蛋白應(yīng)答(Unfold protein response，UPR) 在ERS狀態(tài)下，未折疊蛋白在ER蓄積，是細(xì)胞自適應(yīng)的結(jié)果，又稱為UPR[3]。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報道，表達(dá)量持續(xù)增加的UPR則會引發(fā)細(xì)胞、組織損傷甚至器官功能障礙[4]。UPR在ERS中發(fā)揮的功能主要有：①當(dāng)ER受到外界刺激產(chǎn)生ERS時，通過抑制未折疊蛋白的聚集，促進(jìn)翻譯正確蛋白的折疊而調(diào)節(jié)ER處于動態(tài)平衡狀態(tài)；②當(dāng)細(xì)胞一直發(fā)生應(yīng)激時，就會觸發(fā)細(xì)胞凋亡途徑使未折疊蛋白大量聚集進(jìn)而發(fā)生細(xì)胞凋亡[5-6]。在ER細(xì)胞膜上存在3個重要的跨膜蛋白，它們都參與了UPR過程，分別是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白肌醇酶1α(Inositol-requring protein-1α,IRE1α)、RNA依賴的激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(Protein kinase RNA(PKR)-like endoplasmic reticulum kinase,PERK)、激活轉(zhuǎn)錄因子6(Activating trascription factor 6,ATF6)[7-8]。圖1 顯示了ERS與凋亡通路的作用機(jī)制，該圖引自參考文獻(xiàn)[8]。

圖1 ERS與凋亡通路的作用機(jī)制

1.2 葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78(Glucose-regulated protein 78,GRP78) GRP78是熱休克蛋白70(Heat shock protein 70，HSP70)家族的成員，存在于所有真核生物的ER膜上，當(dāng)ER處于應(yīng)激狀態(tài)時，它的表達(dá)會增加[9]。GRP78主要通過兩個結(jié)構(gòu)域來調(diào)節(jié)UPR的功能，其中1個結(jié)構(gòu)域是核苷酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域(NBD)而另1個是底物結(jié)合結(jié)構(gòu)域(SBD)[10]。ER在靜息狀態(tài)下，3種跨膜蛋白的感受器均與GRP78/免疫球蛋白結(jié)合蛋白(BIP)結(jié)合形成復(fù)合物且處于無活性狀態(tài)。當(dāng)細(xì)胞受到來自外界刺激時，在ER的囊腔中未折疊蛋白和錯誤蛋白不斷增多并產(chǎn)生聚集時，ER上的蛋白感受器與BIP發(fā)生脫離，并和未折疊蛋白相結(jié)合，同時激活產(chǎn)生PERK/真核細(xì)胞翻譯起始因子2α(Eukaryotic initiation factor 2α，eIF2α)、IRE1α/ X-box結(jié)合蛋白1(X-box-binding protein 1，XBP1)、ATF6/ERSE 3條信號通路，促進(jìn)蛋白質(zhì)的折疊、成熟、分泌及ER相關(guān)降解基因的轉(zhuǎn)錄，以維持ER穩(wěn)態(tài)促進(jìn)細(xì)胞存活。在這個過程中，表達(dá)量增加的GRP78常被視為UPR發(fā)生的標(biāo)志蛋白[11]。研究顯示，在人類細(xì)胞中，當(dāng)GRP78被敲除時，葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白94(GRP94)、C/EBP同源蛋白(C/EBP homologous protein,CHOP)、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)和XBP1的蛋白表達(dá)量會增加，UPR傳感器被激活進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，這一結(jié)果表明GRP78具有抗凋亡作用，對細(xì)胞的存活至關(guān)重要[12]。GRP78除了通過由RIRI誘發(fā)ERS引起的細(xì)胞凋亡外，在許多癌細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移中也起著關(guān)鍵作用，如腎細(xì)胞癌[13]和前列腺癌[14]等。

2 ERS與細(xì)胞凋亡

ERS是細(xì)胞受到外界有害刺激時所產(chǎn)生的一種自身保護(hù)性應(yīng)激反應(yīng)，一定程度上的ERS可以通過調(diào)節(jié)UPR來保護(hù)ERS所引起的細(xì)胞損傷，進(jìn)而穩(wěn)定ER的功能[15]。但是，當(dāng)ERS反應(yīng)過強(qiáng)或持續(xù)存在超過ER所承受的范圍時，UPR未能及時水解未折疊或錯誤折疊的蛋白，從而導(dǎo)致ER的穩(wěn)態(tài)遭到破壞，此時UPR就會觸發(fā)下游的凋亡信號分子，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。ERS所介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡不僅存在于全身各大重要臟器IRI后，而且在其他疾病中也發(fā)揮了重要的作用。

2.1 ERS參與其他器官IRI介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡 據(jù)報道，ERS參與了包括心、肝、腦、腸道、下肢、脊髓等重要臟器及組織IRI中細(xì)胞凋亡的發(fā)生與發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，在右美托咪定預(yù)處理的大鼠心肌IRI模型中，右美托咪定可以抑制過度的ERS及其所介導(dǎo)的PERK/CHOP凋亡通路減輕因心肌細(xì)胞凋亡而引起的心肌損害[16]。在小鼠腦IRI模型中，應(yīng)用JNK靶向抑制劑可以抑制凋亡相關(guān)凋亡信號調(diào)節(jié)激酶1(Apoptosis signal-regulating kinase 1，ASK1)/JNK信號通路，從而為腦神經(jīng)元提供保護(hù)作用[17]。在Wang[18]等所建立的大鼠腦IRI模型中，使用藥物Sappanone A (SA)可以下調(diào)ERS中GRP78和凋亡蛋白CHOP 的表達(dá)，改善腦細(xì)胞凋亡。同樣在大鼠肝臟IRI模型中，使用藥物d-Pinitol預(yù)處理肝臟可以有效保護(hù)肝臟IRI所引起的肝損傷，并且這一過程是通過抑制 PERK/CHOP信號通路和半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3)在肝IRI期間誘導(dǎo)的肝細(xì)胞凋亡所發(fā)揮作用的[19]。ERS除了參與重要臟器IRI后細(xì)胞凋亡發(fā)生外，還有參與了腸道、脊髓和下肢I(xiàn)RI。根據(jù)Lai的報道，在建立大鼠腸道IRI模型中，再灌注的早期即可以觀察腸道IRI所誘發(fā)的AKI并激活了ERS的發(fā)生，高遷移率族蛋白-1能夠抑制或中和ERS所引起的細(xì)胞凋亡進(jìn)而減輕因腸道IRI引起的腎損傷[20]。脊髓IRI的早期階段移植新鮮分離的線粒體可以抑制受損脊髓ERS，從而減少神經(jīng)細(xì)胞凋亡并改善脊髓缺血大鼠的運(yùn)動功能[21]。還有報道顯示，在小鼠后肢I(xiàn)RI模型中，予再灌注過程中吸入氫氣(H2)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)H2能通過抑制ERS中IRE1α/JNK通路來減輕骨骼肌細(xì)胞凋亡進(jìn)而減輕骨骼肌的損傷[22]。

2.2 ERS參與其他系統(tǒng)疾病的細(xì)胞凋亡 ERS已被證實在泌尿系腫瘤、消化系統(tǒng)腫瘤、呼吸系統(tǒng)腫瘤、女性生殖系統(tǒng)及乳腺腫瘤等疾病發(fā)生中起著關(guān)鍵作用，使用藥物可以直接和間接誘導(dǎo)ERS促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡。有研究顯示，百里醌作為黑籽油中分離出來的主要活性化合物，對膀胱癌細(xì)胞具有細(xì)胞毒性，通過激活ERS上調(diào)了磷酸化的eIF2α、IRE1α和CHOP蛋白的表達(dá)進(jìn)而誘導(dǎo)了膀胱癌細(xì)胞的凋亡[23]。過表達(dá)的LncRNA MEG3通過miR-103a-3p/PDHB ceRNA 途徑阻礙了結(jié)直腸癌細(xì)胞(SW620 和 HCT116)的增殖并誘導(dǎo)ERS上調(diào)了GRP78、ATF6和CHOP等蛋白的表達(dá)促進(jìn)了結(jié)直腸癌細(xì)胞的凋亡[24]。亞硒酸鈉作為抗腫瘤活性藥物，通過激活ERS上調(diào)了ATF6、p-eIF2α、ATF4和 CHOP蛋白的表達(dá)促進(jìn)了乳腺癌MCF7細(xì)胞的凋亡[25]。鹽霉素可以通過抑制 Nrf2 信號通路誘導(dǎo)ERS促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞( DU145 和 PC-3)的細(xì)胞凋亡[26]。ERS除了參與腫瘤細(xì)胞的凋亡外，還參與了其他多種疾病的發(fā)生發(fā)展。例如，轉(zhuǎn)化生長因子-β1是一種對心臟成纖維細(xì)胞具有顯著促纖維化作用的細(xì)胞因子，使用轉(zhuǎn)化生長因子-β1預(yù)處理的心肌細(xì)胞可以部分阻止因心肌IRI誘發(fā)的心肌細(xì)胞ERS相關(guān)蛋白CHOP的表達(dá)進(jìn)而降低心臟成纖維細(xì)胞的凋亡[27]。還有在彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤中，使用組蛋白賴氨酸N-甲基轉(zhuǎn)移酶(EHMT2)抑制劑 BIX-01294 激活了ERS中ATF4/CHOP通路進(jìn)而誘導(dǎo)了淋巴瘤細(xì)胞的凋亡[28]。

綜上所述，ERS與細(xì)胞凋亡關(guān)系密切并發(fā)生在全身各個重要臟器的IRI及其他疾病中，針對ERS的誘發(fā)及靶向抑制，可能是促進(jìn)及預(yù)防因ERS所導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡很好的干預(yù)措施。

3 RIRI的病理機(jī)制

盡管目前對RIRI的致病機(jī)制已經(jīng)有廣泛研究，但其具體機(jī)制仍不明確，已知的氧化應(yīng)激反應(yīng)、鈣超載、鐵死亡、細(xì)胞凋亡、炎癥反應(yīng)及壞死性凋亡等是目前RIRI研究的主要發(fā)生機(jī)制[29-31]。在眾多發(fā)病機(jī)制中，氧自由基大量聚集所致的氧化應(yīng)激反應(yīng)是研究最早的也是研究最深入的，RIRI后在血液中會產(chǎn)生的大量氧自由基和腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞凋亡并加重了腎損傷，研究發(fā)現(xiàn)大量腎小管上皮細(xì)胞凋亡是RIRI后腎功能損害加重的重要原因之一，早期使用高壓氧這一治療措施可以明顯減少因RIRI所產(chǎn)生的氧自由基和TNF-α進(jìn)而抑制腎組織細(xì)胞凋亡[32]。炎癥反應(yīng)參與RIRI的整個過程，主要是通過釋放炎癥因子TNF-α、核因子κB(NF-κB)和白介素-6(IL-6)損害組織和細(xì)胞進(jìn)而引起腎功能損害，奧曲肽作為抗炎癥反應(yīng)的藥物通過在小鼠RIRI模型中使用，研究發(fā)現(xiàn)奧曲肽能夠減弱小鼠RIRI模型中炎癥反應(yīng)保護(hù)腎功能[33]。當(dāng)發(fā)生RIRI時，細(xì)胞膜上的Ca2+通道開放導(dǎo)致細(xì)胞外大量Ca2+進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)引起線粒體結(jié)構(gòu)改變進(jìn)而導(dǎo)致了能量代謝障礙加重了腎損害。在Hou等[34]人的研究中發(fā)現(xiàn)，瞬時受體電位通道 6 (TRPC6) 作為一種非選擇性Ca2+通道，在小鼠RIRI模型中表達(dá)量增加而敲除該蛋白后減輕了腎小管損傷及腎功能損害。除了上述研究較多的病理機(jī)制外，最近針對RIRI也發(fā)現(xiàn)了一些新的研究方向。鐵死亡作為新的細(xì)胞程序性死亡方式，在RIRI中起著重要的調(diào)節(jié)作用。研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠RIRI模型中給予鐵抑制素，再灌注24 h后觀察小鼠腎組織損傷、血清肌酐和尿素均下降，因此，調(diào)節(jié)鐵穩(wěn)態(tài)和抑制鐵死亡可能為RIRI提供一種新的治療策略[30]。壞死性凋亡作為程序性細(xì)胞死亡的另一種可控方式，壞死性凋亡可以調(diào)節(jié)細(xì)胞壞死的整個過程并且已經(jīng)證實了在RIRI中發(fā)揮了重要作用，其具體機(jī)制主要通過調(diào)控壞死性凋亡靶向信號分子受體相互作用蛋白激酶(Receptor interacting protein kinase,1 RIP1)和RIP-3啟動壞死性凋亡的發(fā)生與發(fā)展，而早期使用高壓氧治療可以減少大鼠腎移植后缺血再灌注腎組織中RIP-1和RIP-3的蛋白表達(dá)量，降低了壞死性凋亡的發(fā)生可能性，達(dá)到保護(hù)腎臟的作用[35]。因此，針對上述機(jī)制的深入研究，不僅可以加深人們對RIRI發(fā)生、發(fā)展的認(rèn)識，并且對于臨床上預(yù)防及治療RIRI也具有重要指導(dǎo)意義。

4 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激-凋亡途徑對RIRI的影響和作用機(jī)制

近年來有研究報道，RIRI后啟動了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激-凋亡途徑，通過蛋白印跡和免疫熒光實時定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)實驗結(jié)果顯示ERS中GRP78、CHOP蛋白以及凋亡相關(guān)蛋白caspase12表達(dá)量明顯上調(diào)，說明RIRI后激活了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激-凋亡途徑引起了腎小管上皮細(xì)胞的凋亡，進(jìn)一步加重了RIRI[36]。探究內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激-凋亡途徑在RIRI中的具體機(jī)制是目前研究的熱點問題(見圖2)。研究表明，針對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激-凋亡途徑的各種預(yù)處理和靶向抑制措施作用于ERS的不同通路可以抑制腎小管上皮細(xì)胞的壞死和凋亡進(jìn)而保護(hù)腎功能。

圖2 RIRI與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激-凋亡途徑的關(guān)系

4.1 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激凋亡信號通路IRE1α與RIRI的關(guān)系 IRE1屬于ER上的I型跨膜蛋白，主要存在ER膜上，具有核糖核酸酶和蛋白激酶活性，IRE1在哺乳動物中有兩種結(jié)構(gòu)：IRE1α(功能全面，表達(dá)廣泛)和IRE1β(主要在肺、腸道黏膜上皮細(xì)胞表達(dá)，功能局限)。IRE1α在ERS中起著核糖核酸內(nèi)切酶和跨膜激酶的雙重作用進(jìn)而參加mRNA剪接并傳遞UPR信號。IRE1α通路是ERS 3個主要通路之一，也是UPR三條通路中較為傳統(tǒng)的一條信號通路，在ERS中起著非常重要的作用[37]。當(dāng)發(fā)生ERS時，上述蛋白主要通過以下路徑發(fā)揮作用：①通過激活A(yù)SK1和JNK蛋白，最終活化Caspase-12導(dǎo)致細(xì)胞出現(xiàn)壞死性凋亡[38]；②啟動受調(diào)控的IRE1依賴性衰減(Regulated IRE1-dependent decay，RIDD) 過程，重新剪接存在于ER周圍的mRNA，減少蛋白質(zhì)翻譯與合成緩解ER壓力，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的發(fā)生[39]；③通過獲得剪接的mRNA來活化XBP1，抑制蛋白質(zhì)的合成與翻譯，磷酸化CHOP，觸發(fā)細(xì)胞凋亡途徑和誘導(dǎo)ER分子伴侶的表達(dá)，促進(jìn)蛋白質(zhì)正確的折疊，穩(wěn)定ER促細(xì)胞生存[40]。

根據(jù)Wang等[41]報道，在大鼠RIRI模型中，使用JNK靶向抑制劑Rutaecarpine(Ru)于大鼠腎臟再灌注前行腹腔注射，結(jié)果表明Ru不僅降低了肌酐、尿素氮、炎性細(xì)胞因子的含量，而且還可以減少RIRI誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞凋亡進(jìn)而保護(hù)腎組織，進(jìn)一步證實了通過使用IRE1α通路靶向抑制劑能有效的降低腎小管上皮細(xì)胞凋亡引起的腎損傷。同時，在體內(nèi)和體外實驗中，Tian等[42]發(fā)現(xiàn)不管是在小鼠IRI模型還是在體外培養(yǎng)的腎小管上皮細(xì)胞模型中，ASK1靶向抑制劑SHP-1可以通過與ASK1結(jié)合并使其去磷酸化以抑制其活化并進(jìn)一步阻斷下游信號分子的激活從而抑制腎小管上皮細(xì)胞凋亡以達(dá)到保護(hù)腎組織的作用。還有實驗發(fā)現(xiàn)，通過缺血40min/再灌注24h腎組織建立的IRI模型誘發(fā)了ERS，免疫熒光實時定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和蛋白印跡實驗結(jié)果顯示GRP78、p-IRE1、XBP1s、CHOP和caspase-3蛋白表達(dá)上調(diào)，而在再灌注前使用IRE1α靶向抑制劑STF-083010可以下調(diào)上述蛋白的表達(dá)降低腎小管上皮細(xì)胞凋亡進(jìn)而保護(hù)了腎組織[43]。因此，抑制IRE1α通路可以減輕因RIRI導(dǎo)致的腎小管上皮細(xì)胞壞死及凋亡，從而降低AKI的發(fā)生發(fā)展。

4.2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激凋亡信號通路PERK與RIRI的關(guān)系 PERK是位于ER上的Ⅰ型跨細(xì)胞膜蛋白，其結(jié)構(gòu)域與IRE1α相似，表達(dá)絲氨酸-蘇氨酸蛋白質(zhì)激酶活性，是eIF2α上游激酶族譜中的關(guān)鍵蛋白，并且PERK信號通路也是UPR應(yīng)對ERS過程中比較重要的一條通路[44]。當(dāng)UPR持續(xù)存在并發(fā)生ERS時，PERK信號通路在初期首先被觸發(fā)，是ERS時最主要的保護(hù)通路之一[45]。在靜息狀態(tài)下，PERK跨膜感受器與GRP78/ BIP相結(jié)合失去活性，當(dāng)細(xì)胞受到外界刺激產(chǎn)生ERS時，PERK與BIP分離后PERK信號通路被激活。活化的PERK 能夠使eIF2α發(fā)生磷酸化，一方面能夠終止蛋白質(zhì)的合成，緩解ER的負(fù)荷，另一方面能夠上調(diào)調(diào)轉(zhuǎn)錄因子4(Transcription factor 4,ATF4)的表達(dá)，進(jìn)而激活ERS細(xì)胞凋亡途徑，有趣的是ATF4又是CHOP的上游調(diào)控因子，所以PERK-eIF2α-ATF4凋亡通路在ERS中扮演了重要的角色，另一方面活化的CHOP也可以激活Caspase-12蛋白而引起Caspase介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[46]。PERK通路依賴下游凋亡蛋白CHOP發(fā)揮作用，而IRE1α和ATF6也可以直接作用于CHOP發(fā)揮細(xì)胞凋亡的作用，所以針對CHOP的靶向抑制，不僅降低了細(xì)胞凋亡率，而且也阻礙了疾病的進(jìn)一步發(fā)展。

例如，在小鼠RIRI模型中，使用右美托咪定干預(yù)組中ERS水平降低表現(xiàn)在ATF6、CHOP和Caspase-12蛋白表達(dá)量降低，而在IR組中上述蛋白表達(dá)量升高，并且細(xì)胞凋亡實驗顯示腎小管上皮細(xì)胞凋亡減輕，達(dá)到了保護(hù)腎組織的作用[47]。據(jù)Dong等[48]報道，在右腎切除下夾閉左腎動脈25 min/再灌注6h和24h建立的小鼠RIRI模型中，通過靶向敲除CHOP基因觀察到可以改善缺血后微循環(huán)的恢復(fù)并且降低了腎小管上皮細(xì)胞的凋亡，保護(hù)了因RIRI所致的腎功能損害[49]。同樣，在使用野生型小鼠和靶向敲除CHOP基因的小鼠建立的RIRI模型中，觀察到IRI引起了野生型小鼠腎小管上皮細(xì)胞的凋亡，然而在CHOP基因敲除小鼠中腎小管上皮細(xì)胞損傷較野生型小鼠減輕[49]。在Liu等[50]證實，使用Brd4抑制劑 JQ1能夠有效的降低因小鼠RIRI所誘導(dǎo)的ERS中GRP78 和 CHOP的表達(dá)進(jìn)而減輕細(xì)胞凋亡。CHBP 作為促紅細(xì)胞生成素(EPO)的有效穩(wěn)定衍生物，在小鼠RIRI模型中能夠有效的抑制ERS中CHOP蛋白的表達(dá)減輕細(xì)胞凋亡保護(hù)腎功能[51]。同樣在大鼠RIRI模型中，使用丙泊酚預(yù)處理組的大鼠和IRI組大鼠相比較，腎功能(肌酐、尿素氮)、ERS中CHOP和Caspase-12及腎小管上皮細(xì)胞凋亡率都顯著下降，改善了因RIRI誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[52]。因此，抑制PERK通路不僅可以減輕因RIRI導(dǎo)致的腎小管上皮細(xì)胞凋亡，而且降低了AKI的發(fā)生可能性達(dá)到保護(hù)腎功能的作用。

4.3 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激凋亡信號通路ATF6與RIRI的關(guān)系 ATF6是位于ER膜上II型跨細(xì)胞膜蛋白并且是ERS中的關(guān)鍵調(diào)控因子，同時屬于亮氨酸拉鏈蛋白家族的轉(zhuǎn)錄因子，在ER中激活并被輸送到高爾基體，在高爾基體被蛋白酶水解，釋放出ATF6胞質(zhì)N末端部分，其N端具有轉(zhuǎn)錄作用，而C端具有感應(yīng)ERS的作用[53]。當(dāng)ERS未激活凋亡通路時，ATF6常常以酶原(ATF6 p90)形式存在。當(dāng)細(xì)胞受到外界刺激發(fā)生ERS時，ATF6 p90在高爾基體中被相關(guān)位點蛋白酶水解后生成促凋亡因子(ATF6 p50)，該因子重新被輸入到細(xì)胞核內(nèi)，上調(diào)了凋亡蛋白CHOP的表達(dá)，激活了凋亡通路，使Bc1-2表達(dá)下調(diào)進(jìn)而抑制了細(xì)胞的抗凋亡能力，最終導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生凋亡[54]。例如，將大鼠腎臟缺血1h/再灌注2h建立RIRI模型，藥物組在建模前使用二甲雙胍腹腔注射，蛋白印跡實驗結(jié)果顯示GRP78、ATF6-α和CHOP相較于假手術(shù)組蛋白表達(dá)量增高，但是相較于IR組明顯明顯降低，這一結(jié)果表明二甲雙胍可以作為很好的干預(yù)藥物緩解RIRI后ERS引起的細(xì)胞[55]。

總之，在眾多RIRI實驗?zāi)Ｐ椭?，通過預(yù)處理ERS凋亡通路或基因靶向敲除通路關(guān)鍵蛋白，降低了腎小管上皮細(xì)胞的凋亡率，保護(hù)了腎功能(見表1)。這一理論成果已被大量實驗結(jié)果所證實，但其具體分子機(jī)制仍需進(jìn)一步的深入研究。弄清ERS在RIRI中的具體作用機(jī)制，將更好地為RIRI的治療提供理論依據(jù)。

表1 ERS凋亡通路干預(yù)措施與RIRI的關(guān)系

5 展望

近年來，隨著人們對ERS機(jī)制研究的深入，發(fā)現(xiàn)ERS與RIRI關(guān)系密切，RIRI的發(fā)生可以引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激-凋亡途徑的激活。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激-凋亡途徑在RIRI中扮演著重要的角色。根據(jù)現(xiàn)有研究顯示，ERS所引發(fā)的細(xì)胞凋亡會增加AKI對腎小球及腎小管的損害。但是，基于目前的研究，對ERS在RIRI中具體作用及發(fā)生機(jī)制的探究尚不明確。因此，臨床上怎樣有效調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激-凋亡途徑中關(guān)鍵蛋白的表達(dá)，改善ERS狀態(tài)從而保護(hù)腎功能，將為腎移植、腎臟腫瘤、腎部分切除術(shù)等術(shù)中及術(shù)后引起的RIRI的防治提供潛在的靶向治療方向。