PKC-β在糖尿病腎病中的作用*

楊婷婷 揚翼 朱圣煒 潘曉燕

(1.嘉興學院醫學院臨床醫學系2013級；2.嘉興學院醫學院病理學教研室，浙江 嘉興 314001)

綜 述

PKC-β在糖尿病腎病中的作用*

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(1.嘉興學院醫學院臨床醫學系2013級；2.嘉興學院醫學院病理學教研室，浙江 嘉興 314001)

本文全面綜述了蛋白激酶C-β(Protein kinase C-β，PKC-β)Ⅰ和Ⅱ兩種亞型的分子特點和功能，PKC-β在糖尿病腎病的發生及發展過程中所起的作用，以及糖代謝改變、血流動力學異常、血管內皮細胞生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)和轉化生長因子-β1(Transforming growth factor-β，TGF-β1)等因素對PKC-β的表達的影響。

PKC-βⅠ；PKC-βⅡ；糖尿病腎病

據世界衛生組織(World health organization，WTO)估計，全球目前有超過1.5億糖尿病患者，到2025年將增加1倍，總數可達到3億多，其中發展中國家將呈暴發性增加，目前我國已有9200萬糖尿病患者[1]。面對如此大的患病基數，加上病人飲食運動自我保健就醫意識缺乏，同時由于糖尿病自身疾病和其引起的嚴重的并發癥不同，目前我國糖尿病的治療情況不容樂觀。近年來發現，糖尿病引起的腎臟病變是糖尿病患者的致死、致殘的主要原因，其中最具有特征性的病變主要是糖尿病腎小球硬化癥，即糖尿病腎病(Diabetic nephropathy，DN)，它是糖尿病患者最重要的微血管慢性并發癥之一，也是1型糖尿病-胰島素依賴型糖尿病(Insulin dependent diabetes mellitus，IDDM)-患者的主要死因。據統計，DN在1型糖尿病中的患病率約為33%～40%，2型糖尿病中的患病率約為20%～25%。

1 PKC-β的特點、結構、分布

蛋白激酶C家族有3種，包括至少12種亞型。該蛋白家族通過各種底物蛋白磷酸化，參與細胞因子和激素等細胞內信號轉導、離子通道調節、基因表達調控等多種重要過程。Ca2+和甘油二酯(Diacylglycerol，DG)的結合可協調活化PKC。PKC-β是其經典類型，包括PKC-βⅠ和PKC-βⅡ2種亞型，兩者均由PRKCB1基因編碼，是PRKCB1基因選擇性剪接產生的兩種不同的多肽，且二者的基因組成只有羧基末端的50個氨基酸成分不同[2]。

PKC-βⅠ的氨基數量為671，分子量為76790；而PKC-βⅡ的氨基數量為673，分子量為76933，兩者的人染色體定位都在第16號染色體上，且激活劑都為磷脂酰絲氨酸(Phosphatidylserine，PS)、Ca2+、二脂酰甘油(Diacylglycerol，DAG)、非飽和脂肪酸(Unsaturated fatty acid，FFA)[3]。PKC-βⅠ和PKC-βⅡ在DAG上的結合位點氨基酸序列相同，為SPTFCDHCGSLLYGLIHQGMKCDTCMMNVHKRCVMNVPSLCGTD；假性底物區氨基酸序列均為PSEGEESTVRFARKGALRQKNVHEVKNHKFTARFFKQPTF；ATP結合位點氨基酸序列均為LGKGSFGKVMLSERKGTDELYAVKILKKD；磷?；D移位點氨基酸序列為LKLDNVMLDSEGHIKIADFGMCKENIWDGV[3]。

經典型PKC有調節和催化兩種功能區，其中調節區包含C1、C2區，C1區為二油(Diacylglycerol，DAG)區，C2為Ca結合區；而催化區含C3、C4區，其中C3區為ATP結合區，C4區為底物結合區。

PKC-β巨噬細胞、平滑肌細胞、內皮細胞及系膜細胞等多種類型的細胞中都有表達[4]，且隨機體不同的病理生理狀況，其表達與定位也相應變化，如去甲腎上腺素刺激心肌細胞受體后，PKC-βⅠ和PKC-βⅡ的位置發生變化，PKC-βⅠ從胞質可溶部分轉向至胞核上，同時PKC-βⅡ從核外纖維結構轉位核膜和核內。而且PKC-βⅠ參與細胞增殖、分化、凋亡、血管生成等多種信號傳導過程，如PKC-β可誘導心鈉素(Atrial natriuretic factor，ANF)基因表達[3]。

2 PKC-β的激活與信號通路

新合成的PKC-βⅠ是一條跨細胞膜的單多肽鏈，在蛋白激酶1(Phosphoinositide-dependent protein kinase 1，PDK-1)的作用下，經A-loop磷酸化、自體磷酸化、折疊，使PKC-βⅠ的穩定性提高，再經進一步磷酸化折疊成假底物以相對穩定的結構從細胞膜轉移到細胞質中，在鈣離子、DAG、佛波酯等第二信使作用下完成假底物脂質溶解并向細胞膜轉位并活化。在正常情況下，活化PKC-βⅠ很快被其磷酸酯酶如PHLPP去磷酸化并促進其最終活化[5]。

3 PKC-β在糖尿病腎病中的改變

在糖尿病腎病(Diabetic nephropathy，DN)的發生發展中，蛋白激酶C(Protein kinase C，PKC)信號轉導途徑的異常為其重要的發病原因之一。免疫組化實驗結果表明，正常腎小球細胞中PKC-α，PKC-βⅠ和PKC-βⅡ均有表達；早期及臨床糖尿病腎病患者腎小球中PKC-α和PKC-Ⅰ表達均明顯增強，而PKC-βⅡ表達明顯減弱[6]。同時有文獻報道PKC亞基表達增加與其持續的激活狀態有關，PKC-α和PKC-βⅠ的活性在糖尿病腎病狀態下增加，同時正反饋于糖尿病腎病的發病情況。

3.1 糖代謝異常、血流動力學變化

糖代謝異常，通過糖酵解從頭合成途徑使DAG的合成增加，直接激活DAG-PKC通路使得PKC表達增加；也可激活多元醇通路從頭合成DAG，使PKC由細胞質向細胞膜轉移量增加，同時多元醇通路的限速酶能增加PKC表達。腎血流動力學的改變可以引起腎小球動脈肌源性反應，牽拉系膜細胞從而促進PKC的活化，同時由于腎素-血管緊張素系統的激活，血管緊張素Ⅱ(AngiotensinⅡ，AngⅡ)增高，可以使藕連的異三聚體G蛋白與酪氨酸激酶TK激活，并進一步產生DAG促進PKC的活化[7]。以上這些通路在糖尿病狀態下，均可促進DAG-PKC通路的活化，從而導致微血管并發癥的發生[8]。此外，脂代謝異常可以使組織和細胞中脂肪酸及其酯(包括DAG)聚集，導致組織中DAG水平升高，促進PKC-β活化[9]。

3.2 血管內皮細胞生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)和轉化生長因子-β1(Transforming growth factor-β，TGF-β1)

血管內皮細胞生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)和轉化生長因子-βⅠ(Transforming growth factor-β，TGF-βⅠ)是DN重要的發病因子，VEGF可以促進DN腎小球細胞外基質(extracellular matrixc，ECM)的沉積，而TGF-β1通過血管內皮細胞通透性的改變參與患者體內蛋白尿的形成。糖尿病患者PKC活性的增加，可以促進細胞內的TGF-β1、VEGF的產生和表達的增加。有研究證實，在糖尿病患者中，PKC-βⅠ表達與TGF-β1的表達呈正相關[6]，TGF-β1可以誘導足細胞凋亡，引起腎臟肥大和纖維化。

3.3 PKC調節細胞游離鈣的濃度對DN患者的影響

有研究發現PKC通過調節細胞質中游離鈣的濃度，使腎小球收縮功能發生變化導致腎小球系膜細胞興奮-收縮耦聯[10-11]。然而PKC引起的鈣離子與系膜細胞之間是否存在進一步的反饋機制目前尚無明確研究。

4 臨床應用

糖尿病腎病是糖尿病危害性最大的慢性并發癥之一，其發病機制很復雜。在各型糖尿病中，高血糖是導致DN發生的一個重要原因，長期高血糖環境可誘導產生PKC信號[12]，且其所誘導的氧化應激(Oxidative stress)，如尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(Nicotinamideadeninedinucleotide phosphate，NADPH)氧化酶促進DN發生[13]。而PKC-β抑制劑可能通過抑制腎組織巨噬細胞浸潤[14]，調節腎臟血管內皮生長因子(VEGF)和轉化生長因子-β1(TGF-β1)[15]，以及通過降低腎小球基膜的厚度和減少微量白蛋白尿來對糖尿病患者腎臟起保護作用[16]。如PKC-β抑制劑LY333531[14]，大量研究發現PKC-β抑制劑LY333531對糖尿病腎臟NADPH與超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)有影響。具體機制為：通過抑制糖尿病腎臟NADPH氧化酶的活化與表達以及促進Cu/Zn-SOD的表達恢復SOD活性，來減少早期糖尿病腎臟的氧化損傷，從而發揮其保護腎臟作用[13]。不僅如此，LY333531還能降低血糖，減少AER、VEGF、MIF的排泄，減少DM大鼠腎小球細胞數及ECM，發揮保護腎臟的作用。

5 結語

糖代謝異常、血流動力學變化、脂代謝異常等改變可以使得PKC-β活性增加，同時引起腎素血管緊張素系統的激活，促進TGF-β1和VEGF的表達，兩者在多個環節上參與糖尿病腎病的發生,最終引起糖尿病腎病的發生[16]。PKC-β抑制劑可通過減少早期糖尿病腎臟的氧化損傷、降低血糖、抑制VEGF及TGF-β1的表達等起到保護腎臟的作用。故使用PKC-β抑制劑治療糖尿病腎病很可能是將來糖尿病腎病治療方法的研究熱點。

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Role of PKC-β in diabetic nephropathy*

Yang Ting-ting1, Yang Yi1, Zhu Sheng-wei1, Pan Xiao-yan2△

(1.Grade 2013, Department of Clinical Medicine, Jiaxing University School of Medicine; 2.Department of Pathology, Jiaxing University Medical College, Zhejiang Jiaxing 314001)

浙江省大學生科技創新活動計劃暨新苗人才計劃項目(編號：2015R417002)

楊婷婷，女，臨床醫學專業2013級本科生，Email：15157313942@139.com。

△通訊作者：潘曉燕，女，副教授，主要從事天然產品的心血管保護作用，Email：jxpanxiaoyan@yeah.net。

2016-10-27)