Tamm-Horsfall蛋白在急性腎損傷中的作用

許怡文，李清初,2*

(1.桂林醫(yī)學院，廣西 桂林 541199； 2.山東省立第三醫(yī)院 腎內(nèi)科，山東 濟南 250031)

急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)是以血清肌酐迅速升高，尿量減少，或兩者均有為主要特征的臨床綜合征。臨床上常由多種病因(缺血、膿毒癥、外科大手術、腎毒性藥物及其他臟器功能不全)引起，具有發(fā)病率高、病死率高的特點，治療不及時可轉(zhuǎn)變?yōu)槁阅I臟病或需要永久透析，成為嚴重的社會經(jīng)濟問題。Tamm-Horsfall蛋白(Tamm-Horsfall protein，THP)，也被稱為尿調(diào)節(jié)素(uromodulin，UMOD)，為腎小管髓袢升支粗段及遠曲小管產(chǎn)生的一種糖蛋白，是正常尿液中最豐富的蛋白質(zhì)[1]。近年來有許多研究提示THP與急性腎損傷的發(fā)生有明顯的相關性，現(xiàn)就THP在急性腎損傷中的作用綜述如下。

1 Tamm-Horsfall蛋白的概述

Tamm-Horsfall蛋白是1950年用鹽析的方法首次在人體尿液中分離沉淀出的一種抑制病毒血凝的蛋白質(zhì)[2]。不久之后，在孕婦尿液中又發(fā)現(xiàn)了一種對T細胞增殖和單核細胞毒性具有體外免疫抑制作用的蛋白，并命名為尿調(diào)節(jié)素[3]。但通過對互補DNA和基因組克隆的分離和鑒定發(fā)現(xiàn)，UMOD和THP實為同一種糖蛋白[4]。THP是一種多功能蛋白，對調(diào)節(jié)腎臟離子通道活性、腎臟和全身炎癥反應、腎小管間聯(lián)系、礦物結(jié)晶和細菌黏附至關重要。

THP是一種由腎小管髓袢升支(thick ascend-ing limb, TAL)與遠曲小管的上皮細胞(distal convoluted tubule，DCT)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成分泌的蛋白質(zhì)，經(jīng)過高爾基復合體加工成熟后，然后被運送到送到頂端細胞膜作為糖基磷脂酰肌醇(glycosyl-phosphatidyl-inositol，GPI)的連接分子，最后通過蛋白酶水解切割釋放到尿液中[5]。其位于染色體16p12.3～16p13.11上，由11個外顯子(第一個外顯子是非編碼的)組成，基因組區(qū)域約20 kb[6]。免疫組織化學染色顯示，僅可在髓袢升支粗段細胞中檢測到THP，其分泌進入到間質(zhì)和血液中，人類和小鼠的研究中均檢測到了該蛋白的存在[7]。電鏡下發(fā)現(xiàn)，THP可聚集成長為1 mm直徑10 μm的不對稱無分支的絲狀，此絲狀進一步形成有規(guī)則的鋸齒狀螺旋結(jié)構(gòu)[8]。

2 Tamm-Horsfall蛋白與急性腎損傷

THP產(chǎn)生減少是腎小管損傷的一種重要的生物標志物，它與血肌酐、尿素氮和腎小球濾過率等腎功能指標顯著相關，具有評價腎功能的重要作用。除此之外，該蛋白可能在急性腎損傷中起保護作用，研究發(fā)現(xiàn)血清和尿液中較高的THP水平與腎臟疾病和死亡率結(jié)果的改善密切相關[2]。

2.1 Tamm-Horsfall蛋白在急性腎損傷中的腎功能評估作用

THP作為一種雙向釋放在尿液和血液中的腎源性蛋白，在健康人群血清中檢測到的濃度為30～540 ng/mL[9]。 而健康人群在24 h內(nèi)尿液排泄的THP濃度水平為9～66 mg，也有其他一些研究報告表明24 h尿液中THP會高達70～113 mg[9]。血清中THP的水平明顯低于尿液中THP的水平?？茖W研究表明：血清THP和尿液中THP水平與血肌酐、尿素氮和胱抑素C呈負相關，而與腎小球濾過率呈正相關[10]，這提示可將THP水平作為評估腎功能的指標之一。

2.1.1 血THP在AKI中的早期診斷作用：目前，臨床上多使用血肌酐和尿素氮等常規(guī)腎功能檢測指標來判斷腎臟的損傷情況，但這些指標通常在腎功能損傷>50%時才出現(xiàn)異常，且這些指標易受到肌肉總量和每日蛋白質(zhì)攝取量等多種因素的干擾，不能達到早期預警的作用。在一項妊娠期合并高血壓的AKI患者的研究中，分析血清THP及其他診斷指標發(fā)現(xiàn)，血清THP在預測妊娠期高血壓患者住院期間發(fā)生AKI的靈敏度和特異度明顯優(yōu)于血肌酐、尿素氮、胱抑素C和NGAL，因此，推測THP具有較好的臨床應用前景[11]。另一項急性胰腺炎患者合并AKI的研究中也發(fā)現(xiàn)，THP可早期預警患者發(fā)生AKI，且在72 h內(nèi)的提示作用更為明顯[12]。血THP在不僅可以作為患者入院后發(fā)生急性腎損傷的早期生物標志物，還可以判斷急性腎損傷病情的嚴重程度。例如，膿毒癥 AKI患者血清THP會隨著 AKI 分期的升高逐漸降低[13]。

2.1.2 尿THP在AKI中的早期診斷作用：不僅血THP可以預測AKI的發(fā)生，尿THP也可以。在接受了體外循環(huán)心臟手術的成年人中，較低的術前尿THP與術后血肌酐峰值呈負相關，且尿中THP與肌酐的比值越低，發(fā)生AKI的風險越高[14]。這表明尿THP對腎臟損傷有一定的預警作用。然而由于某些條件的限制，該研究未能評估尿 THP 與AKI 分期之間的關系。同樣，在接受了相同手術的兒童患者尿中進行THP測定，術后無AKI兒童的平均尿THP水平明顯高于發(fā)生AKI的兒童，這一結(jié)論與上述成人也基本一致[15]?；谶@兩項研究發(fā)現(xiàn)：術前尿THP的濃度可作為心臟手術相關AKI的預測因子，使醫(yī)生提前采取臨床措施將AKI的發(fā)生率降至最低。另有研究則是分別比較了血和尿THP在造影劑急性腎損傷(contrast-associated acute kidney injury，CA-AKI)中的作用，結(jié)果顯示只有經(jīng)皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention, PCI)術后的尿THP與尿肌酐比值的水平變化可以區(qū)分出PCI術后發(fā)生CA-AKI的患者，而PCI術后的血THP并沒有明顯的差異[16]。

綜上所述，THP在預判患者發(fā)生AKI方面的的早期預警作用方面效果顯著，但對腎功能損傷程度方面進行分析的研究還較少，仍需大量研究來對其證明。

2.2 Tamm-Horsfall蛋白在急性腎損傷中的保護作用

之前認為THP在AKI管型的形成起著至關重要的作用，推測該蛋白可能在腎臟中主要起損傷作用。然而，通過缺血再灌注性腎損傷的造模實驗發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比缺乏umod基因的小鼠，出現(xiàn)更多的炎性反應、管型和細胞凋亡壞死等現(xiàn)象，腎功能損害更嚴重[17]。這一研究提示該蛋白可能在急性腎損傷中起保護作用，其保護機制可能與抑制活性氧積聚、抗炎性反應和調(diào)節(jié)巨噬細胞等有關。

2.2.1 抑制活性氧積聚：氧化應激是AKI期間腎組織細胞凋亡的主要機制之一，活性氧(reactive oxygen species，ROS)過量會引發(fā)脂質(zhì)過氧化反應、內(nèi)皮細胞受損、抗氧化酶類失活和細胞DNA損傷，這些又進一步加重腎臟的損傷。瞬時受體電位M2型(transient receptor potential melastatin 2，TRPM2)離子通道是瞬時受體單位(transient receptor potential，TRP)通道超家族成員之一，現(xiàn)已有多項研究表明，TRPM2通道可促進ROS誘導的氧化應激與Ca2+之間的信號轉(zhuǎn)化[18]。ROS誘導的氧化應激可以說是TRPM2最重要的激活劑，在腎臟中，TRPM2通道多表達于腎臟近端小管中，它被認為會加重腎缺血再灌注損傷和 ROS 的產(chǎn)生[19]。通過敲除umod基因的小鼠和HK-2 細胞研究發(fā)現(xiàn)THP是抑制TRPM2活性調(diào)節(jié)系統(tǒng)性氧化應激的關鍵因子，并通過抑制TRPM2來減輕AKI期間全身活性氧(ROS)的增加，其機制可能與RAC1/JNK信號通路有關[20]。

2.2.2 抑制炎性反應：缺血性、膿毒性和腎毒性AKI均會出現(xiàn)腎臟內(nèi)中性粒細胞浸潤的顯著增加，促炎物質(zhì)的表達和生物活性物質(zhì)產(chǎn)生，會引起炎性級聯(lián)反應，進一步加重腎臟的損傷[21]。研究發(fā)現(xiàn)：THP的缺失會增加缺血后小鼠基底側(cè)TLR4的表達，其機制可能與TLR4表達增強從而激活和誘導炎性細胞、釋放炎性因子，直接或間接的加重腎損傷有關[17]。此外， THP的缺乏會導致全身中性粒細胞增多，這很有可能是腎臟IL-23/IL-17失調(diào)導致的結(jié)果，而通過THP的生成，腎臟可以調(diào)節(jié)骨髓中的粒細胞生成和全身中性粒細胞穩(wěn)態(tài)[22]。

2.2.3 調(diào)節(jié)巨噬細胞: THP具有在體內(nèi)調(diào)節(jié)腎臟單核吞噬細胞數(shù)量和活性的功能，之后通過實驗證實了敲除umod基因的小鼠發(fā)生缺血性AKI后給予THP治療可減輕腎功能的持續(xù)惡化，其機制可能與細胞增殖信號通路Akt有關[23]。這對使用THP作為治療AKI的藥物具有重大影響。之后通過敲除umod基因的膿毒癥小鼠模型中發(fā)現(xiàn)THP缺乏會顯著增加其死亡率，并將此項結(jié)果延伸至臨床上發(fā)生膿毒血癥的患者[24]。其實驗表明THP可通過增強巨噬細胞功能來減少膿毒癥帶來的損害，而THP的減少也可解釋膿毒癥AKI造成的不良后果。

2.3 Tamm-Horsfall蛋白在急性腎損傷中的恢復作用

THP于損傷高峰(缺血性AKI后24 h)時在TAL中的表達減少[25]，但在損傷后48 h內(nèi)THP表達增加，且沒有伴隨THP在尿液中的排泄增加。這一結(jié)果提示AKI的恢復與THP的過度產(chǎn)生有關，THP從TAL細胞轉(zhuǎn)向基外側(cè)膜和腎間質(zhì)。其再分配可能轉(zhuǎn)化為其血清濃度的升高，這可能被用作評估AKI恢復的預后指標。通過建立單側(cè)缺血/再灌注對側(cè)腎切除的腎臟修復模型發(fā)現(xiàn)[26]，THP在小鼠(腎臟修復)模型中的TAL/DCT(遠曲小管)細胞中的表達明顯升高；同樣在他們的臨床研究數(shù)據(jù)中也表明：較高水平的THP與eGFR下降的較低和腎功能持續(xù)惡化風險降低獨立相關。結(jié)合上述文獻中所述的THP具有維持腎功能的重要保護因素的作用，推測THP也可作為適應性腎小管修復的標志之一。

4 問題與展望

近年來，人們對THP在腎臟損傷中的作用有了新的認識。THP作為一種多功能蛋白，在腎臟和系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)中有著不可或缺的重要性。從上所述，血和尿中的THP有希望成為早期預測診斷AKI的標志物，還可能作為判斷AKI嚴重程度的指標之一。同時Tamm-Horsfall蛋白可通過抑制活性氧積聚、抗炎性反應和調(diào)節(jié)巨噬細胞等機制發(fā)揮保護急性腎損傷中腎功能的作用，甚至有可能成為一種新的治療急性腎損傷的藥物。但這需要更多的醫(yī)學研究者對此進行更深入的研究。