內(nèi)皮素1在腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

摘要:內(nèi)皮素1(ET-1)是重要致炎及促纖維化分子。ET-1與其受體結(jié)合后通過(guò)p38 MAPK、NF-κB、TGF-β1通路促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)增多，從而誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化(TEMT)，進(jìn)而導(dǎo)致腎間質(zhì)纖維化。因此，干預(yù)ET-1或逆轉(zhuǎn)TEMT可為防治腎臟纖維化開辟新途徑。

doi: 10．3969/j．issn．1002-266X．2015．38．041

文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A

文章編號(hào): 1002-266X(2015)38-0097-03

基金項(xiàng)目:山東省中醫(yī)藥科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2011-034);山東省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2012G0021837)。

通信作者:李偉

腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化(TEMT)指腎小管上皮細(xì)胞在病理?xiàng)l件下向肌成纖維細(xì)胞或間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的過(guò)程，而轉(zhuǎn)分化后的細(xì)胞可促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)增多、沉積，是各種腎臟疾病進(jìn)展到終末期腎病的共同途徑和主要病理基礎(chǔ)，也是腎小管間質(zhì)纖維化(RIF)發(fā)生過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié) ［1］。內(nèi)皮素1 (ET-1)作為重要的致炎及促纖維化因子，與其受體結(jié)合后通過(guò)各種途經(jīng)促進(jìn)ECM增多、細(xì)胞增生、炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，從而誘導(dǎo)TEMT。現(xiàn)就ET-1在TEMT中的作用及其機(jī)制作一綜述。

1內(nèi)皮素及其受體的結(jié)構(gòu)和分布

1．1內(nèi)皮素　內(nèi)皮素(ET)是已知作用最強(qiáng)和效應(yīng)最持久的內(nèi)源性血管活性因子，也是一種小分子多功能調(diào)節(jié)肽，對(duì)調(diào)節(jié)局部血流具有重要作用。目前已知的ET-1、ET-2和ET-3均為21個(gè)氨基酸組成的多肽鏈，氨基酸序列的差異導(dǎo)致了以上三種多肽的不同生物學(xué)效應(yīng)，其中ET-1被證實(shí)在腎臟中發(fā)揮的作用最強(qiáng)。

ET-1主要由腎小球血管內(nèi)皮細(xì)胞合成分泌。首先由ET-1 mRNA編碼含21個(gè)氨基酸的前導(dǎo)肽，形成前內(nèi)皮素原，在內(nèi)肽酶和梭肽酶作用下水解成大內(nèi)皮素(Big ET-1)，后者經(jīng)內(nèi)皮素轉(zhuǎn)換酶(ECE)水解轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓腅T-1，儲(chǔ)存于細(xì)胞內(nèi)的囊泡中。生理狀態(tài)下，腎臟的固有細(xì)胞可合成分泌ET-1，作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞，參與腎血流量、腎小球?yàn)V過(guò)率調(diào)控、腎細(xì)胞功能改變及腎小管重吸收等重要功能的調(diào)節(jié)。病理情況下，除改變血流動(dòng)力學(xué)作用外，ET-1還作為一種強(qiáng)效的炎癥介質(zhì)，在許多炎癥反應(yīng)中起重要作用。有研究證明，ET-1在炎癥早期細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生及粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的動(dòng)員中有重要作用 ［2］，其升高既能促進(jìn)其他炎癥介質(zhì)的釋放，如TNF、IL-1和IL-2等，還可直接活化中性粒細(xì)胞，促進(jìn)白細(xì)胞黏附、聚集到炎癥部位，介導(dǎo)炎癥反應(yīng)。

1．2 ET受體(ETR)ET產(chǎn)生相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)，需先與靶細(xì)胞的ETR結(jié)合，并與第二信使偶聯(lián)，細(xì)胞生化活動(dòng)才能啟動(dòng)。現(xiàn)在已深入研究的有兩種ET受體，即A受體(ETaR)和B受體(ETbR)。其中ETaR編碼基因位于第4號(hào)染色體，包含427個(gè)氨基酸殘基序列。ETbR編碼基因位于第13號(hào)染色體，包含有442個(gè)氨基酸殘基序列。兩種受體分布部位不同，腎髓質(zhì)間質(zhì)細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞以ETaR為主，皮質(zhì)及內(nèi)外髓集合管、血管內(nèi)皮細(xì)胞以ETbR為主，而腎小球及其系膜則同時(shí)有ETaR和ETbR兩種受體。

在ET三種異構(gòu)體中，ETbR與三種多肽的親和力相同，ETaR則主要結(jié)合ET-1。Simonson等 ［3］發(fā)現(xiàn)，ET-1-ETaR信號(hào)通路的激活可以使膠原沉積增加7．4倍，促進(jìn)ECM增多。而唐琳等 ［4］研究發(fā)現(xiàn)，ET-1-ETaR信號(hào)通路可能通過(guò)激活腎小管上皮細(xì)胞p38 MAPK通路，從而誘導(dǎo)TEMT。因此，一定程度抑制ETaR誘導(dǎo)的TEMT作用，可能是防止TEMT發(fā)生及進(jìn)展的新途徑。

2 ET-1在TEMT中的作用

近年來(lái)，大量研究資料表明ET-1與RIF密切相關(guān)。國(guó)外學(xué)者曾利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)現(xiàn)人ET-1轉(zhuǎn)基因小鼠出現(xiàn)年齡依賴的、血壓正常的明顯RIF病理學(xué)改變 ［5］。腎小管上皮細(xì)胞也可通過(guò)自分泌方式作用于自身，促進(jìn)ET-1分泌、細(xì)胞增殖及擴(kuò)大促纖維化效應(yīng) ［6］。田雪飛等 ［7］發(fā)現(xiàn)，在單側(cè)輸尿管結(jié)扎(UUO)大鼠模型中腎小管上皮細(xì)胞能通過(guò)旁分泌方式分泌ET-1，誘導(dǎo)RIF形成。然而，隨著對(duì)RIF發(fā)生機(jī)制的深入研究，越來(lái)越多的體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)了TEMT具有促進(jìn)RIF發(fā)生、發(fā)展的作用，而且ET-1 在TEMT中的作用也越來(lái)越受到重視。已有學(xué)者在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)ET-1可能參與了高糖誘導(dǎo)的TEMT ［8］。肖舟等 ［9］證明，ET-1與RIF相關(guān)，該作用可能通過(guò)調(diào)控轉(zhuǎn)分化蛋白α-SMA和E-cadherin的表達(dá)而誘導(dǎo)TEMT來(lái)實(shí)現(xiàn)。唐琳等 ［4］研究發(fā)現(xiàn)，ET-1呈濃度及時(shí)間依賴性誘發(fā)TEMT，而內(nèi)皮素受體拮抗劑BQ123能顯著抑制ET-1引起的上述效應(yīng)，據(jù)此推斷ET-1可能誘發(fā)TEMT的形成。

TEMT的發(fā)生涉及4個(gè)關(guān)鍵步驟，首先，腎小管上皮細(xì)胞失去極性并伴隨緊密連接蛋白(Zo-1)、E-鈣蛋白(E-cadherin)的丟失;繼而，間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志蛋白α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)等表達(dá)增加，細(xì)胞骨架重組，導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)改變，并出現(xiàn)結(jié)構(gòu)蛋白的重組;然后，金屬基質(zhì)蛋白酶(MMP-2、MMP-9)表達(dá)增強(qiáng)，其抑制劑表達(dá)降低，腎小管基底膜(TBM)斷裂;進(jìn)而，腎小管上皮細(xì)胞由緊密排列的鋪路石狀轉(zhuǎn)變?yōu)樗笮蔚某衫w維細(xì)胞，細(xì)胞遷移力、侵襲力增強(qiáng)，且能合成大量的ECM。臨床研究已證實(shí)，ET-1與其受體結(jié)合后能激活多種信號(hào)途徑，如p38 MAPK、NF-κB、TGF-β1等信號(hào)通路從而誘導(dǎo)TEMT的發(fā)生。

2．1 p38 MAPK通路　絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)是一類廣泛存在于哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，參與細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育、分化、凋亡等許多生理過(guò)程，是細(xì)胞重要的應(yīng)激通路。其中，p38 MAPK是MAPK家族中的重要成員，通過(guò)影響基因的轉(zhuǎn)錄和調(diào)控，進(jìn)而影響細(xì)胞的生物學(xué)行為，如細(xì)胞的存活、分化及凋亡。

高糖可通過(guò)激活p38 MAPK下調(diào)E-cadherin表達(dá)，導(dǎo)致TEMT ［10］。陳興無(wú)等 ［11］觀察人氣管上皮下成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化過(guò)程也發(fā)現(xiàn)，p38 MAPK信號(hào)通路可介導(dǎo)ET-1誘導(dǎo)上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化。Fang等 ［12］研究發(fā)現(xiàn)ET-1能激活腎小球系膜細(xì)胞p38 MAPK，進(jìn)而使ECM合成增多。唐琳等 ［4］證明ET-1可能通過(guò)激活腎小管上皮細(xì)胞p38 MAPK通路，下調(diào)E-cadherin的表達(dá)，同時(shí)上調(diào)α-SMA的表達(dá)，從而誘導(dǎo)TEMT。以上研究表明，ET-1可通過(guò)p38 MAPK通路誘導(dǎo)TEMT的形成。

2．2 NF-κB通路　NF-κB最初是從B細(xì)胞的核抽提物中發(fā)現(xiàn)的一種能與免疫球蛋白κ鏈基因的增強(qiáng)子κB序列(GCGACTTTCC)特異性結(jié)合的核蛋白因子，它作為調(diào)控免疫應(yīng)答、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞分化和生成、細(xì)胞黏附等作用的轉(zhuǎn)錄因子，具有促進(jìn)系膜細(xì)胞增殖，且對(duì)系膜細(xì)胞分泌多種炎癥細(xì)胞因子和化學(xué)因子起著中心調(diào)控作用。

Gomez-Garre等 ［13］研究發(fā)現(xiàn)，大量蛋白尿可以刺激近曲小管上皮細(xì)胞分泌炎癥及血管活性因子，在應(yīng)用ETaR拮抗劑后可抑制NF-κB的活化，從而抑制實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的蛋白尿和腎臟損傷，可見ET-1參與了蛋白尿激活腎小管上皮細(xì)胞的NF-κB的過(guò)程。NF-κB可抑制E-cadherin蛋白表達(dá)，誘使非小細(xì)胞肺癌上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT) ［14］。低氧情況下，NF-κB能夠被激活，引起ET-1 mRNA轉(zhuǎn)錄增加，同時(shí)ET-1蛋白表達(dá)量增加 ［15］。因此，低氧引起的ET-1表達(dá)增加可能通過(guò)NF-κB信號(hào)通路。Woods等 ［16］也證明NF-κB對(duì)于ET-1基因的轉(zhuǎn)錄起重要作用。可見，NF-κB信號(hào)通路可能與ET-1誘導(dǎo)TEMT的形成有關(guān)。

2．3 TGF-β1通路　TGF-β1是一種能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)分化的多肽，也是促進(jìn)纖維化的重要細(xì)胞因子，其受體主要表達(dá)在腎小管上皮細(xì)胞。TGF-β1主要通過(guò)膜絲氨酸/蘇氨酸激酶Ⅰ型、Ⅱ型受體和Smad信號(hào)通路介導(dǎo)EMT。TGF-β1與其受體結(jié)合后活化Smad2和Smad3，再和Smad4形成復(fù)合物，繼而進(jìn)入核內(nèi)調(diào)節(jié)目的基因轉(zhuǎn)錄。隨著TGF-β1劑量的增加，腎小管上皮細(xì)胞表達(dá)α-SMA的百分比逐漸增加，而表達(dá)E-cadherin逐漸減少直至消失 ［17］，表明TGF-β1具有促纖維化作用。國(guó)內(nèi)也經(jīng)大量的研究，發(fā)現(xiàn)TGF-β1可以對(duì)培養(yǎng)的人腎小管上皮細(xì)胞起到同樣的作用。TGF-β1在病理?xiàng)l件下可以啟動(dòng)和完成腎小管上皮細(xì)胞向成纖維細(xì)胞、肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化(TEMT)的過(guò)程。非特異性ET受體阻斷劑波生坦可以使糖尿病大鼠腎臟TGF-β1表達(dá)明顯下降 ［18］，間接表明ET與TGF-β1具有一定的關(guān)系。Simonson等 ［3］研究表明，ET-1可以誘導(dǎo)編碼TGF-β1的基因表達(dá)，進(jìn)一步研究證實(shí)ET-1可以通過(guò)ETaR誘導(dǎo)TGF-β的產(chǎn)生，反之TGF-β1又可促使ET-1表達(dá)增多。TGF-β1被公認(rèn)為誘導(dǎo)TEMT的主要活性因子，ET-1能誘導(dǎo)TGF-β1產(chǎn)生，然而結(jié)合目前查閱的文獻(xiàn)，尚未發(fā)現(xiàn)ET-1調(diào)控TGF-β1生成的信號(hào)通路的相關(guān)報(bào)道，因此ET-1與TGF-β1的關(guān)系仍需進(jìn)一步研究。

3　結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，學(xué)者們正積極尋求有效防治腎間質(zhì)纖維化的手段。對(duì)腎臟纖維化過(guò)程中固有細(xì)胞行為改變及其關(guān)鍵分子調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí)，為我們尋找腎臟纖維化的防治靶點(diǎn)提供了新思路。研究發(fā)現(xiàn)曲尼司特 ［19］、吡非尼酮和BMP-7 ［20］能夠拮抗TGF-β1誘導(dǎo)的TEMT，從而減輕RIF。然而針對(duì)ET-1的抗RIF治療研究較少，目前主要以RAAS阻斷劑為主。血管緊張素轉(zhuǎn)換酶Ⅱ(AngⅡ)能升高血漿中ET-1的水平，而RAAS阻斷劑能完全阻斷AngⅡ，從而對(duì)ET-1也產(chǎn)生一定的阻斷作用。纈沙坦可減少AngⅡ、ET-1在糖尿病腎組織中的表達(dá)，減輕腎小管間質(zhì)損害，延緩RIF的進(jìn)展。Zhang等 ［21］研究發(fā)現(xiàn)，雙重ETR拮抗劑波生坦可以減輕肺纖維化的嚴(yán)重程度。唐琳等 ［4］發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用內(nèi)皮素受體拮抗劑BQ123能顯著抑制ET-1引起的TEMT。此外，研究發(fā)現(xiàn)中藥冬蟲夏草可明顯下調(diào)糖尿病腎病大鼠腎組織中ET-1表達(dá)，從而抑制TEMT、保護(hù)腎功能 ［9］。這些研究結(jié)果為通過(guò)干預(yù)ET-1或逆轉(zhuǎn)TEMT防治腎臟纖維化的研究開辟了新的途徑。