尿酸性腎病發(fā)病機(jī)制相關(guān)信號(hào)通路研究進(jìn)展

高天舒，肖愉簫，蘇曉語，李嘉琦，陳佳佳，胡偉鳳，賈昱晗，王星，4，陳真

(1.中國藥科大學(xué)藥學(xué)院，江蘇 南京 211198；2.中國藥科大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 211198；3.中國藥科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床藥學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 211198；4.江蘇文鋰生物科技有限責(zé)任公司，江蘇 句容 212415)

尿酸性腎病是最常伴隨高尿酸血癥發(fā)生的腎臟疾病。發(fā)病原因一般是嘌呤代謝紊亂導(dǎo)致腎間質(zhì)和髓質(zhì)中尿酸(uric acid,UA)及UA鹽結(jié)晶沉積過量，該作用可通過兩種路徑導(dǎo)致：血液中UA分泌過高，以及腎臟排泄異常降低。由此可進(jìn)一步在腎小管及間質(zhì)引發(fā)炎性反應(yīng)，通過使淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞、漿細(xì)胞等浸潤及纖維化作用，使腎血流量顯著減小，最終引起多種腎損傷[1]?，F(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展和物質(zhì)生活水平的提高也使得尿酸性腎病逐漸成為威脅人類健康的重要問題之一。以下將以不同信號(hào)通路為方向，對(duì)尿酸性腎病的發(fā)病機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 NLRP3及NLRP6炎性體信號(hào)通路

核苷酸結(jié)合寡聚化域樣受體(NOD-like receptor,NLR)蛋白3(NLRP3，也稱為NALP3)炎性小體是一種在炎癥反應(yīng)機(jī)制中發(fā)揮重要作用的多蛋白復(fù)合物。對(duì)尿酸性腎病和高尿酸血癥動(dòng)物模型的研究發(fā)現(xiàn)，尿酸性腎病和高尿酸血癥動(dòng)物體內(nèi)NLRP3蛋白的表達(dá)水平較健康動(dòng)物明顯增加，伴隨升高的還有凋亡相關(guān)微粒蛋白(advanced synthesis & catalysis，ASC)與半胱天冬酶-1(cysteinyl aspartate specific proteinase-1，caspase-1)等。而使用別嘌呤醇等能明顯緩解疾病的藥物則能夠顯著降低相關(guān)蛋白表達(dá)水平[2-4]，說明NLRP3炎性體信號(hào)通路是尿酸性腎病炎癥主要的致病途徑之一。

NLRP3主要由3個(gè)結(jié)構(gòu)域部分組成：吡啶結(jié)構(gòu)域(pyridinoline，PYD)，核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域(nucleotide-binding oligomerization domain,NOD)以及富亮氨酸重復(fù)序列(leucine rich repeat，LRR)結(jié)構(gòu)域。LRR接收信號(hào)刺激，能夠檢測識(shí)別多種外源性和內(nèi)源性信號(hào)，從而誘導(dǎo)NLRP3活化。具有整齊排列結(jié)構(gòu)的NLRP3蛋白寡聚體由此形成[5]，進(jìn)一步參與PYD結(jié)構(gòu)域與ASC蛋白之間的相互作用，最終形成NLRP3-ASC-pro-caspase-1復(fù)合物。該復(fù)合物能夠切割pro-caspase-1形成活性caspase-1，多種前體物質(zhì)如白細(xì)胞介素1β前體(pro-interleukin 1β,pro-IL-1β)和白細(xì)胞介素18前體(pro-interleukin 18,pro-IL-18)受到該活性物質(zhì)的作用，可被誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化為成熟的白細(xì)胞介素IL-1β和IL-18。它們都能發(fā)揮免疫應(yīng)答作用，并最終在腎臟中引發(fā)炎癥反應(yīng)[6]，具體機(jī)制如下：IL-18和IL-1β作為兩種重要的促炎因子，吸引單核細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞等其他白細(xì)胞進(jìn)入腎組織，從而引起炎癥導(dǎo)致腎損傷。兩種促炎因子共同作用，其機(jī)制有所不同，表現(xiàn)為IL-1β可能誘導(dǎo)腎細(xì)胞產(chǎn)生更多的促炎介質(zhì)如白細(xì)胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)等[7]；而IL-18作為一種高效的免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞，通過干預(yù)免疫應(yīng)答反應(yīng)，在腎臟細(xì)胞中誘導(dǎo)引發(fā)炎癥[8]。Xie等[9]對(duì)腎炎小鼠模型的研究證明，通過激活NLRP3導(dǎo)致炎癥的途徑正是通過以上作用路徑，致使以IL-18和IL-1β為主的炎癥因子水平顯著提高，最終致使腎小管上皮細(xì)胞損傷。

對(duì)腎臟疾病患者進(jìn)行臨床腎臟活檢，結(jié)果與動(dòng)物模型相似，即腎臟疾病患者的腎臟中NLRP3、ASC、caspase-1等蛋白表達(dá)都明顯增多，進(jìn)一步從人體的角度證明了NLRP3炎癥小體的激活可能導(dǎo)致臨床患者腎損傷癥狀的加重[10]。對(duì)NLRP3炎癥小體通路深入研究，探究炎癥反應(yīng)的致病機(jī)制，能夠?yàn)槟蛩嵝阅I病的治療藥物的篩選和研發(fā)貢獻(xiàn)新的思路。

NLRP6同樣屬于NLR家族，其大體結(jié)構(gòu)與其他已知NLR家族成員相似。NLRP6的結(jié)構(gòu)包含N-末端吡咯烷、中央NACHT結(jié)構(gòu)域(由所有NLR共享)和C-末端富含賴氨酸重復(fù)序列(LRR)結(jié)構(gòu)域。LRR結(jié)構(gòu)域使之與NLRP3等成員相比，具有相異的特異性識(shí)別配體[11]。至今有關(guān)NLRP6結(jié)構(gòu)域的特殊作用以及其與腎臟相關(guān)疾病的研究尚不充分，隋方宇等[12]通過對(duì)具有降UA作用中藥的研究，證明了補(bǔ)腎利濕中藥復(fù)方降低血液中UA水平的作用機(jī)制為阻斷NLRP6-caspase-1-IL-1β炎癥信號(hào)通路，途徑與NLRP3通路相類似，因此同樣能夠起到緩解炎癥的作用。因此NLRP6作為新的NLR家族的成員，在炎癥信號(hào)通路方面發(fā)揮著重要作用，通過更加深入的研究，有可能在腎病藥物治療上提供新的靶點(diǎn)和思路。

2 ERK1/2通路

UA過高導(dǎo)致的尿酸性腎病通常表現(xiàn)出多種腎損傷癥狀，常通過細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK1/2)信號(hào)通路誘導(dǎo)產(chǎn)生病變。ERK1/2可通過多種途徑被激活，UA對(duì)其活化作用就是其中一種激活路徑。在信號(hào)傳導(dǎo)過程中，ERK1/2常作用為從細(xì)胞膜表面受體傳遞生物信號(hào)至細(xì)胞核的關(guān)鍵因子[13]。

UA可通過誘導(dǎo)還原型輔酶Ⅱ(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH)氧化酶來源活性氧(reactive oxygen species，ROS)的產(chǎn)生激活ERK1/2信號(hào)通路，相虹等[14]研究證明，UA能夠使系膜細(xì)胞周期蛋白cyclin D1和cyclin A2表達(dá)增多，從而引起大鼠腎小球系膜細(xì)胞(glomerular mesangial cell，GMC)增殖，過高UA水平最終引起腎小球系膜增生病變；Zhuang等[15]則發(fā)現(xiàn)，UA通過相同途徑激活ERK1/2通路還能夠引起間質(zhì)細(xì)胞增殖，導(dǎo)致腎小球間質(zhì)損傷；此外，2019年Zha等[16]研究者的成果顯示，高UA還可能通過ERK1/2通路對(duì)腎小管造成傷害，機(jī)制為通過ERK1/2通路誘導(dǎo)釋放內(nèi)皮素ET-1，同時(shí)增加煙酰胺腺苷二核苷酸氧化物4(NADPH Oxidase 4，NOX4)的合成，誘發(fā)腎小管上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transitions,EMT)。由此可獲得啟發(fā)，未來可以此為突破口，通過多種途徑抑制ERK1/2活化，增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)氧化應(yīng)激的抵抗力。由此能夠進(jìn)一步探索治療UA導(dǎo)致腎損傷的有效方法[17]。

Tang等[18]對(duì)ERK1/2通路分子水平的進(jìn)一步研究則表明，微核糖核酸(miRNA)-21能夠通過激活ERK1/2提高UA水平，導(dǎo)致腎組織中鈣黏蛋白的表達(dá)水平降低，而α平滑肌肉作用素、轉(zhuǎn)化生長因子-1、腎組織中的結(jié)締組織生長因子等蛋白的表達(dá)水平升高，從而導(dǎo)致腎間質(zhì)纖維化(renal interstitial fibrosis,RIF)；Liu等[19]則闡明，這種UA引起的腎間質(zhì)成纖維細(xì)胞活化導(dǎo)致腎損傷可由siRNA抑制ERK1/2活化得到緩解。據(jù)此為從分子水平確定靶點(diǎn)抑制ERK1/2通路以降低UA造成的腎損傷提供了具體思路。

3 NF-κB信號(hào)通路

現(xiàn)有研究表明，炎性細(xì)胞浸潤作用以及前炎性細(xì)胞因子與尿酸性腎病的發(fā)病機(jī)制有著很大聯(lián)系。核因子-κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)是一種重要的轉(zhuǎn)錄因子，與炎癥介質(zhì)產(chǎn)生、細(xì)胞增殖、外交聯(lián)和凋亡等過程有關(guān)。因此，NF-κB能夠在多種炎癥反應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中發(fā)揮作用[20]。

較早時(shí)期林風(fēng)平等[21]關(guān)于尿酸性腎病的研究顯示，NF-κB在尿酸性腎病的發(fā)病機(jī)制中起重要作用，可能與腎組織中NF-κB活化誘導(dǎo)單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)表達(dá)水平提高有關(guān)。隨著對(duì)NF-κB研究的進(jìn)一步深入，Zhou等[22]通過對(duì)小鼠管狀上皮細(xì)胞的研究證明，UA可激活NF-κB信號(hào)，通過UA轉(zhuǎn)運(yùn)器傳輸，從而誘導(dǎo)腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、MCP-1和受激活調(diào)節(jié)正常T細(xì)胞表達(dá)和分泌因子(regulated upon activation normal T cell expressed and secreted factor，RANTES)mRNA以及RANTES蛋白質(zhì)表達(dá)，最終引發(fā)腎臟炎癥；關(guān)于磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositide 3-kinases，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB，又稱AKT)/ NF-κB信號(hào)通路的研究表明，UA能夠活化蛋白酶激活受體2(protease activated receptor-2，PAR2)從而激活PI3K/AKT/NF-κB信號(hào)通路，使人腎小管上皮細(xì)胞-尿酸性腎病細(xì)胞模型中PAR2、PI3K、AKT、NF-κB的mRNA及蛋白表達(dá)水平升高，導(dǎo)致腎小管上皮細(xì)胞炎癥損傷明顯加重。因此敲減PAR2抑制PI3K/AKT/NF-κB信號(hào)通路是有效減輕HK-2細(xì)胞炎癥損傷的一種治療手段[23]。除以上炎癥反應(yīng)之外，Liu等[24]在細(xì)胞水平的研究證明，UA還可通過作用活化Toll樣受體4激活TLR4/NF-κB信號(hào)通路，在腎小管上皮細(xì)胞中誘導(dǎo)發(fā)生EMT。由此提示了利用對(duì)TLR4/NF-κB信號(hào)通路的針對(duì)性干預(yù)能夠有效抑制該腎損傷癥狀。

4 TLRs信號(hào)通路

Toll樣受體(toll-like receptor，TLRs)是免疫系統(tǒng)參與活化炎癥反應(yīng)的初始應(yīng)答者之一，以及固有免疫中關(guān)鍵的模式識(shí)別受體。TLRs主要參與的是非特異性免疫和炎癥反應(yīng)，其激活使宿主能夠識(shí)別大量病原體相關(guān)分子模式，使免疫細(xì)胞產(chǎn)生先天性和適性免疫應(yīng)答[25]。TLRs的核心部位胞漿區(qū)與其他信號(hào)因子之間存在著某種聯(lián)系，Aderem等[26]早期研究者以此為突破口，開始研究掌握相關(guān)信號(hào)通路的作用機(jī)理。

炎癥的形成與人體對(duì)外界刺激的防御性反應(yīng)有著根本性聯(lián)系。對(duì)尿酸相關(guān)疾病的研究成果將人體對(duì)尿酸誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎具有的天然防御功能歸類為固有免疫[27]。研究人員發(fā)現(xiàn)，人體內(nèi)的這種反應(yīng)，是TLRs信號(hào)通路啟動(dòng)了固有免疫，從而引發(fā)的一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng)。TLRs有許多亞型，其中與在腎有關(guān)炎癥反應(yīng)的研究中，出現(xiàn)最頻繁的是TLR4亞型，此外還有同屬限制存在性亞型的TLR2。血尿酸生成過多或其排泄減少或嘌呤代謝異常都可能引起血液中的UA含量持續(xù)升高，導(dǎo)致尿酸鈉(monosodium urate，MSU)析出并沉積。Shi等[28]研究證明，MSU也能夠作用為一種內(nèi)源性的信號(hào)因子，游離于細(xì)胞外時(shí)可被細(xì)胞表面的TLR2和TLR4識(shí)別，從而促使巨噬細(xì)胞內(nèi)的多種轉(zhuǎn)錄因子(如NF-κB等)活化，導(dǎo)致更多中性粒細(xì)胞聚集。中性粒細(xì)胞通過發(fā)揮其趨化、吞噬和殺菌的作用，導(dǎo)致腎臟內(nèi)的一系列炎癥反應(yīng)[29]。

5 MAPKs信號(hào)通路

絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)是一種將信號(hào)由細(xì)胞表面向細(xì)胞核內(nèi)部傳導(dǎo)的信號(hào)傳遞因子，Buchegger等[30]闡明，MAPK信號(hào)通路的特征為直接將細(xì)胞外的信息傳到細(xì)胞內(nèi)部，而不像其他通路一樣需要依賴第二信使蛋白激酶。從生理功能角度分析，MAPK通路作用較為關(guān)鍵，是炎癥等信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路共同的交匯路徑之一[31]。

Costa等[32-33]研究者先后的研究成果證明，細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK1/2)、C-Jun 氨基末端激酶(C-Jun N-terminal kinase，JNK)、p38 絲裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)這三條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是MAPKs信號(hào)通路最主要相關(guān)途徑。生物體內(nèi)正常情況下MAPK處于靜止?fàn)顟B(tài)，不會(huì)發(fā)生相關(guān)反應(yīng)，一旦細(xì)胞體內(nèi)因素刺激(如生長因子等)時(shí)，將信號(hào)傳遞給MAPK激酶(MAP kinase kinase，MKK)和MAPK激酶激酶(MAP kinase kinase kinase，MKKK)，從而MKK和MKKK被激活，兩者激活的表現(xiàn)是逐級(jí)磷酸化[34]。Jiang等[35]研究者對(duì)細(xì)胞層面的研究探索出了MAPK的一個(gè)代表性亞族ERK的具體作用機(jī)理：ERK在細(xì)胞中的磷酸化狀態(tài)有活性和無活性兩種。ERK的磷酸狀態(tài)被激活后會(huì)進(jìn)入細(xì)胞核，在細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮生理功能，激活細(xì)胞核內(nèi)的有關(guān)蛋白質(zhì)激活轉(zhuǎn)錄因子等，以此來調(diào)控相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯的相關(guān)活性，從而參與細(xì)胞生活的多種生理過程。除ERK外MAPK還有另外3個(gè)亞族：p38、JNK和ERK5，這4個(gè)亞族的作用機(jī)理各不相同。

除此之外，易純等[36]進(jìn)行了排酸護(hù)腎湯防治尿酸性腎病 MAPK 通路與尿酸相關(guān)靶點(diǎn)的研究，結(jié)果顯示排酸護(hù)腎組MAPKAPK-2、p38 MAPK蛋白含量明顯低于模型組，證實(shí)了MAPKs信號(hào)通路除直接作用于炎癥通路，還可以通過增加UA排泄介導(dǎo)尿酸性腎病發(fā)生與發(fā)展。

6 總結(jié)與展望

雖然當(dāng)下對(duì)尿酸性腎病具體發(fā)病機(jī)制的研究尚不十分深入，但對(duì)于UA通過多種信號(hào)通路作用導(dǎo)致高尿酸血癥而誘發(fā)尿酸性腎病的研究能夠給研究者提供啟發(fā)和思路，設(shè)計(jì)新的藥物靶點(diǎn)，有效抑制發(fā)病相關(guān)信號(hào)通路從而發(fā)明治療尿酸性腎病的新手段有著廣闊的前景。