ASK1在急慢性腎臟病中的作用機(jī)制

李海倫

（徐州醫(yī)科大學(xué)附屬淮安醫(yī)院，江蘇 淮安 223002）

腎臟是人體的重要器官，主要參與人體代謝產(chǎn)物的排泄、尿液的生成、滲透壓的維持等。腎功能正常與否會(huì)直接影響人的健康。腎臟病多種多樣，包括且不限于腎小球疾病（如急性腎小球腎炎、急進(jìn)性腎小球腎炎等）、腎小管?。ㄈ缒I小管酸中毒）、腎間質(zhì)病（如慢性間質(zhì)性腎炎）等。多數(shù)腎臟病很難在早期被發(fā)現(xiàn)，因此很多腎臟病會(huì)進(jìn)一步發(fā)展成為慢性腎臟?。–KD）。CKD 現(xiàn)已成為威脅人類健康的重要疾病之一。相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國成年人CKD 的患病率高達(dá)10.8%，歐美地區(qū)成年人CKD 的患病率高達(dá)10.5%[1]。除CKD 外，急性腎損傷（acute kidney injury，AKI）也是一種嚴(yán)重的腎臟病。目前臨床上針對(duì)各種急慢性腎臟病的治療手段均有一定的局限性，且起效均較為緩慢，無法對(duì)本病起到有效的治療作用，因此亟需探索和開發(fā)腎臟病新的治療手段。研究發(fā)現(xiàn)，很多腎臟病的損傷機(jī)制均與p38MAPK/C-Jun 氨基端激酶（c-Jun Nterminal kinase，JNK）通路密切相關(guān)[2]，而凋亡信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1（apoptosis signal-regulating kinase1，ASK1）是該通路中的上游調(diào)節(jié)物。文獻(xiàn)報(bào)道，ASK1 在肝病、心血管疾病、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病等多種疾病的發(fā)生發(fā)展中均發(fā)揮著重要作用[3-5]?；诖耍疚膶?duì)ASK1 在腎臟病中的作用機(jī)制進(jìn)行綜述，以期為探究腎臟病新的治療手段提供參考。

1 ASK1 概述

1.1 ASK1 的結(jié)構(gòu)

ASK1 是促分裂原活化蛋白激酶激酶激酶（mitogen-activated protein kinase kinase kinase，MAPKKK）的一種。人體內(nèi)的ASK1 是一條包含1374個(gè)氨基酸的多肽[6]，主要由N 端和C 端的盤管結(jié)合域及中間部位的激酶結(jié)合域三部分構(gòu)成[7]。其中N 端是硫氧還蛋白（thioredoxin，TRX）與腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子（tumor necrosis factor receptor-associated factor，TRAF）的特異性結(jié)合域，中間部位主要由絲氨酸和蘇氨酸構(gòu)成，C 端的具體結(jié)構(gòu)目前尚不十分明確。ASK1 的作用途徑主要是通過某種應(yīng)激反應(yīng)被激活，之后激活促分裂原活化蛋白酶激酶激酶（mitogenactivated protein kinase kinase，MAPKK）， 并 進(jìn) 一步激活促分裂原活化蛋白酶激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）。MAPK 中 包 含p38MAPK 和JNK[8]，并由此最終參與到細(xì)胞的生長和凋亡過程中。

1.2 ASK1 的激活

ASK1 的活性受到位于ASK1 的C 端信號(hào)小體的調(diào)控，信號(hào)小體中包含各種分子以響應(yīng)不同的應(yīng)急源，同時(shí)也對(duì)ASK1 的活性起到不同的調(diào)節(jié)作用，如其中的TRX 可起到負(fù)向調(diào)控作用，TRAF2 起到正向調(diào)控作用[9-10]。最常被研究的ASK1 應(yīng)急源是氧化應(yīng)激，當(dāng)體內(nèi)的氧化系統(tǒng)與抗氧化系統(tǒng)失衡且氧化系統(tǒng)變得活躍時(shí)，機(jī)體便會(huì)產(chǎn)生活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）。ROS 會(huì) 激 活A(yù)SK1 并 參 與 到腎臟損傷中，這點(diǎn)在下面第二部分中有詳細(xì)說明。除此以外，ASK1 還會(huì)受到缺氧、腫瘤壞死因子、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等多種刺激而發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)[11]。

1.3 ASK1 的功能

作為一種促凋亡信號(hào)蛋白，ASK1 最基本的功能是參與細(xì)胞凋亡的過程，這種凋亡過程并非全是負(fù)面的。例如在某些腦病中，ASK1 的激活會(huì)促進(jìn)神經(jīng)元細(xì)胞的死亡，進(jìn)而導(dǎo)致多種神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病和腦損傷的發(fā)生。但在一些病毒感染導(dǎo)致的疾病中，ASK1 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡可以很好地抑制病毒的復(fù)制，從而減輕疾病的相關(guān)癥狀。ASK1 的N 端TRX 被激活后會(huì)分離形成信號(hào)體，分離后的ASK1 會(huì)受到其激酶結(jié)合域蘇氨酸殘基的磷酸化而被激活，進(jìn)而依次激活MAPKK 和MAPK，同時(shí)激活p38MAPKK3/MAPKK6和MAPKK4/MAPKK1 通路，并由此參與到細(xì)胞的凋亡、炎癥反應(yīng)和細(xì)胞纖維化中，進(jìn)一步參與到相關(guān)腎臟?。ㄈ缒I間質(zhì)纖維化）的發(fā)生發(fā)展中[12]。

2 ASK1 對(duì)腎臟的損傷作用

2.1 ASK1 與AKI

氧化應(yīng)激所導(dǎo)致的ASK1 激活與AKI 密切相關(guān)。AKI 轉(zhuǎn)變?yōu)镃KD 及在CKD 的基礎(chǔ)上進(jìn)一步誘發(fā)形成AKI 都與氧化應(yīng)激有著密切的關(guān)系。氧化應(yīng)激的出現(xiàn)主要是依靠體內(nèi)生成的ROS。機(jī)體在產(chǎn)生ROS 的過程中，ASK1 中的TRX 和支架蛋白14-3-3 會(huì)被解離，而TRAF2 和TRAF6 則會(huì)進(jìn)入ASK1 中并進(jìn)一步激活A(yù)SK1。相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氧化應(yīng)激出現(xiàn)時(shí)，ASK1會(huì)被激活，從而可加重細(xì)胞的損傷和凋亡，而使用抗氧化劑或經(jīng)抗氧化治療后，細(xì)胞的凋亡可明顯減輕[13-14]。由此可見，氧化應(yīng)激會(huì)進(jìn)一步加重腎臟損傷[15]，并可能導(dǎo)致AKI 的出現(xiàn)。

2.2 ASK1 與CKD

腎臟纖維化通常被視為CKD 發(fā)生的重要標(biāo)志，且一般是發(fā)展到CKD 晚期的典型病理過程，標(biāo)志著腎功能的衰退。腎臟纖維化的過程按病理發(fā)展階段可分為細(xì)胞活化、細(xì)胞損傷、纖維化和細(xì)胞破壞四個(gè)階段，主要表現(xiàn)為管狀細(xì)胞消失、肌成纖維細(xì)胞的出現(xiàn)及活化、細(xì)胞外基質(zhì)的不斷沉積等[16]。ASK1 在正常狀態(tài)下通常保持一種無活性狀態(tài)，但在病理?xiàng)l件下，TRX 的氧化和解離會(huì)導(dǎo)致ASK1 被激活，同時(shí)TRX也會(huì)通過作用于硫氧還蛋白相互作用蛋白（thioredoxin interacting protein，TXNIP）而導(dǎo)致NOD 樣受體蛋白3 炎性體被激活，致使ASK1 活化。ASK1 活化后會(huì)進(jìn)一步激活JNK 傳導(dǎo)通路，并以此來促進(jìn)細(xì)胞凋亡、炎癥和腎臟纖維化的發(fā)生，同時(shí)JNK 傳導(dǎo)通路還會(huì)與其他的一些促纖維化途徑相互作用，進(jìn)一步加劇腎臟的纖維化。Tacke 等[17]研究發(fā)現(xiàn)，使用ASK1 抑制劑可緩解甚至消退小鼠的腎纖維化癥狀。這表明，ASK1與腎纖維化密切相關(guān)。

3 ASK1 在腎臟病治療中的作用

3.1 ASK1 在AKI 治療中的作用

新月體腎小球腎炎是AKI 的一種，此病患者以急性短期少尿、無尿和腎功能衰減為主要臨床表現(xiàn)，其病理特征主要是腎小球囊內(nèi)細(xì)胞增生、纖維蛋白沉積增加等。此病患者的預(yù)后較差，但若能夠早發(fā)現(xiàn)早治療則可較好地改善患者的預(yù)后。因此，亟需找到一種可以對(duì)新月體腎小球腎炎進(jìn)行早期診斷和有效治療的手段。研究表明，對(duì)ASK1 的活化進(jìn)行抑制后，可使新月體腎小球腎炎患者體內(nèi)p38MAPK/JNK 通路的活化狀態(tài)受到抑制，從而減輕其病癥。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，為已經(jīng)造模成功的新月體腎病大鼠使用ASK1 抑制劑后，能明顯減少其腎臟內(nèi)新月體的形成、延緩腎組織纖維化的進(jìn)程、減少巨噬細(xì)胞的活化[18]。由此可見，ASK1 可能是新月體腎病治療的重要靶點(diǎn)。腎缺血再灌注損傷（ischemia reperfusion injury，IRI）一直是臨床上常見的棘手問題之一。IRI 是指腎臟在經(jīng)過短期的血流減少或血流供應(yīng)停止后重新恢復(fù)正常血流灌注時(shí)所導(dǎo)致的急性炎癥損傷。此病患者常見的臨床表現(xiàn)有無尿、少尿、高血壓腎損傷等。IRI 涉及的發(fā)病機(jī)理和病理過程較為復(fù)雜。文獻(xiàn)報(bào)道，IRI 的主要致病機(jī)理是氧自由基大量生成所導(dǎo)致的蛋白質(zhì)和DNA損傷[19]。相關(guān)的研究表明，IRI 損傷小鼠模型體內(nèi)的ASK1 處于一種活化狀態(tài)，通過對(duì)其體內(nèi)的ASK1 進(jìn)行抑制，可減弱p38MAPK/JNK 通路的激活狀態(tài)，降低磷酸化的程度，進(jìn)而可使其腎組織的損傷和凋亡情況有所改善。田洪哲[20]研究發(fā)現(xiàn)，蛋白酪氨酸磷酸酶1（roteinTyrosine phosphatase-1，PTP-1）可通過影響ASK1 的活性對(duì)IRI 小鼠模型的腎臟起到保護(hù)作用。由此可見，應(yīng)用ASK1 抑制劑可減輕IRI 患者的腎臟細(xì)胞凋亡和氧化應(yīng)激損傷，起到一定的治療作用。近年來隨著造影技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，造影劑腎病（contrastinduced nephropathy，CIN）逐漸成為一種新興且受到廣泛關(guān)注的腎病。CIN 目前已成為一種主要的獲得性AKI。CIN 的主要發(fā)病原因是由于造影劑的高滲性使其不易被腎小管吸收，從而引起腎小管毒性和腎髓質(zhì)缺氧。CIN 患者的臨床表現(xiàn)主要是尿酸鹽結(jié)晶、尿鈉排出高于1%、因腎功能不全而導(dǎo)致的糖尿病等[21]。研究發(fā)現(xiàn)，與AKI 相同，CIN 的發(fā)病機(jī)理也與ROS 密切相關(guān)。造影劑的應(yīng)用可導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生ROS，激活A(yù)SK1，進(jìn)而引起CIN。相關(guān)的體外、體內(nèi)研究證實(shí)，使用ASK1 抑制劑或其下游底物抑制劑均能很好地保護(hù)造影劑對(duì)腎臟造成的損傷，減輕腎組織損傷和腎細(xì)胞凋亡。由此可見，ASK1 抑制劑能在CIN 的預(yù)防和治療中起到一定作用，但其具體的作用機(jī)制和相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)仍需要通過進(jìn)一步的研究和探索獲得。

3.2 ASK1 在CKD 治療中的作用

慢性腎小球腎炎是一種由各種原因引起的雙側(cè)腎小球彌漫性或局灶性炎癥改變。此病患者的臨床表現(xiàn)主要為水腫、腎功能衰減、血壓升高、排血尿、蛋白尿等。引起慢性腎小球腎炎的原因較多，包括免疫因素、感染因素、腫瘤因素等各種內(nèi)外因素。雖然目前ASK1 在慢性腎小球腎炎中的具體作用機(jī)制尚不十分明確，但p38MAPK/JNK 通路在慢性腎小球腎炎中的作用機(jī)制已較為清楚。ASK1 作為p38MAPK/JNK 通路的上游表達(dá)物，可在慢性腎小球腎炎的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用。另一方面，目前已發(fā)現(xiàn)在海曼腎炎中ASK1 呈激活狀態(tài)，可誘導(dǎo)腎小球功能障礙和蛋白尿的發(fā)生。因此推測ASK1 可能也參與了慢性腎小球腎炎所導(dǎo)致的腎損傷中，但其具體的致病機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。糖尿病腎?。―KD）是由糖尿病引發(fā)的一種腎臟并發(fā)癥。DKD 是糖尿病并發(fā)癥中危害最大的微血管并發(fā)癥，也是臨床上引起CKD 腎功能衰竭的主要原因。DKD 的發(fā)病機(jī)理主要是高血糖導(dǎo)致的氧化應(yīng)激，此外糖代謝異常、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、遺傳等因素也可能導(dǎo)致DKD 的發(fā)生。研究指出，DKD 會(huì)進(jìn)一步加劇腎組織纖維化，并上調(diào)腎臟細(xì)胞內(nèi)的TXNIP，而在許多研究中TXNIP 的表達(dá)量與腎組織纖維化進(jìn)程呈正相關(guān)[22]。氧化應(yīng)激引起的一系列反應(yīng)可促進(jìn)DKD的發(fā)生發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，為糖尿病小鼠應(yīng)用ASK1 抑制劑GS-44217 后，其腎小球細(xì)胞凋亡、腎組織纖維化的程度均有所減輕。用ASK1 抑制劑對(duì)糖尿病小鼠進(jìn)行早期和晚期干預(yù)都能很好地延緩其腎臟并發(fā)癥的發(fā)生。此外，在一些體外研究中還發(fā)現(xiàn)ASK1 在高糖誘導(dǎo)的DKD 或晚期糖基化終產(chǎn)物參與的DKD 中均扮演著重要的角色。這些都為DKD 的治療提供了較為重要的參考價(jià)值。腎組織纖維化是CKD 的典型病變。研究發(fā)現(xiàn)，同時(shí)對(duì)正常小鼠與ASK1 缺陷型小鼠進(jìn)行單側(cè)輸尿管阻塞手術(shù)以構(gòu)造腎纖維化病理變化后發(fā)現(xiàn)，正常小鼠的腎細(xì)胞凋亡和腎間質(zhì)纖維化程度均明顯高于ASK1 缺陷型小鼠。究其原因可能是，由于ASK1 缺陷型小鼠體內(nèi)p38MAPK/JNK 通路的激活程度較小，因此其腎損傷會(huì)相對(duì)較輕。相關(guān)研究在進(jìn)行腎損傷造模手術(shù)前給予正常小鼠ASK1 抑制劑后也發(fā)現(xiàn)其腎臟病變的程度有所減輕。同時(shí)，相關(guān)證據(jù)也在高血壓腎病小鼠上有所體現(xiàn)。ASK1 缺陷型小鼠在患高血壓腎病后，其體內(nèi)的炎癥反應(yīng)、腎組織纖維化程度等相較于正常小鼠均更輕。

3.3 ASK1 抑制劑的治療作用

由于ASK1 激活在腎臟損傷和腎臟病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，因此最近已有多種ASK1 抑制劑被研發(fā)出來，且已在多種相關(guān)疾病的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了有顯著作用。其中，被公認(rèn)為對(duì)ASK1 選擇性最高的抑制劑是GS-44217。在DKD 大鼠的研究中發(fā)現(xiàn)，在其發(fā)病的早期（2 ～8 周）使用GS-44217 可顯著緩解其腎小球硬化，在其發(fā)病的8 ～15 周使用GS-44217 可有效減輕其腎功能損傷及炎癥反應(yīng)。GS-44217 的療效與p38MAPK 和JNK 抑制劑的療效基本一致，但其副作用更少[18]。此外，可預(yù)防并減輕腎臟氧化應(yīng)激損傷的NQDI-1 抑制劑也對(duì)腎臟損傷表現(xiàn)出了很好的治療效果。雖然ASK1 抑制劑可很好地緩解、治療腎臟病，但其仍然存在某些副作用，如ASK1 抑制劑對(duì)p38MAPK/JNK 通路的抑制效果可能對(duì)小鼠體內(nèi)巨噬細(xì)胞的滅活細(xì)菌能力產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致其腸炎的發(fā)病率增加。

4 小結(jié)與展望

ASK1 在AKI、CKD 的發(fā)生發(fā)展中均起著重要作用，而對(duì)其活化能力的抑制可能是腎臟病新的治療靶點(diǎn)。但目前關(guān)于ASK1 的研究仍有所局限，包括ASK1 抑制劑的適用病癥不夠全面，且對(duì)使用ASK1抑制劑治療腎臟病的具體療效與副作用的研究仍較少。故未來仍需繼續(xù)探索ASK1 在不同類型腎臟病、腎臟損傷中的作用及其相關(guān)治療手段。