鈣黏蛋白在腎臟纖維化中的研究進展

顧澤珩 曾家順 李龍

（1貴州醫科大學 貴州 貴陽 550004

（2貴州醫科大學附屬醫院腎內科 貴州 貴陽 550004）

慢性腎臟病(chronic kidney disease，CKD)表現為腎臟排泄功能逐漸退化，在中國患病率為10.8%[1]。當炎癥等刺激因素持續存在時，腎臟受到多種因子誘導發生纖維化并逐漸發展至終末期腎病[2]。目前認為腎纖維化形成的分子機制主要分四個階段：第一階段是炎癥損傷引發上皮細胞的活化和受損；第二階段是促纖維化因子的釋放；第三階段是纖維化的形成，主要表現在基質蛋白合成增多、降解減少導致細胞外基質(ECM)在腎間質沉積；第四階段是腎臟結構和功能受損，此階段腎小管周圍毛細血管堵塞、腎臟功能大幅降低。鈣黏蛋白屬于細胞粘附分子的一類，其家族與整合素家族、免疫球蛋白超家族以及選擇素家族共同組成龐大的細胞粘附分子體系，主要區別在于不同構型性[3]。在EMT過程中，細胞間緊密連接和一些粘附因子表達下降，遷移能力得到上升，這與鈣黏蛋白的表達變化有著緊密的聯系。本文就鈣粘蛋白在腎臟纖維化中的作用與機制做一綜述。

1.腎纖維化的發展及調控機制

腎纖維化是以在腎間質部位的成纖維細胞大量增殖、活化，細胞外基質(ECM)大量分泌合成，異常沉積為特征的。腎間質成纖維細胞主要有三個來源：1）腎臟固有的間質成纖維細胞；2）循環而來的間充質細胞；3）腎小管上皮細胞間充質轉分化(Epithelial Mesenchymal Transition，EMT)。上皮間充質轉分化(EMT)是腎間質纖維化中一個重要的環節[4]，是指在病理情況下上皮細胞外環境改變，維持生理功能的多種細胞因子功能失去平衡，保持上皮細胞形態的基因和蛋白表達受到抑制，肌成纖維細胞表型的基因和蛋白表達上調，細胞失去其原有上皮特征轉變為間充質表型。細胞失去離子及液體轉運功能轉變成重塑基質的肌成纖維細胞。Strutz等[5]在抗腎小管基底膜疾病的小鼠模型中證實了EMT參與了腎纖維化的發成與形成。EMT是一種有序的調節過程，包括四個關鍵步驟：1）上皮細胞失去粘附能力；2）α-SMA的表達及肌動蛋白的重組；3）腎小管基底膜破壞；4）細胞遷移和侵襲能力增強。上皮細胞之間通過各種細胞粘附因子（如E-鈣黏蛋白 E-Cadherin）形成整齊的排列一致的片狀結構，在上皮細胞層之下，基底膜將上皮細胞牢牢地與基質表面結合在一起，以維持上皮細胞層的頂端-基底端極性。EMT發生時，E-鈣黏蛋白的表達量減少，并伴隨著細胞間緊密連接蛋白和細胞角蛋白的減少。與此同時間充質細胞的多種標志物表達量增加，α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)等。細胞間粘附連接的喪失引發了細胞骨架結構的重組，成為紡錘形態，這些新產生的成纖維細胞侵蝕原本基底膜上的細胞基質，并向鄰近組織遷移，激活并刺激EMT發生的有許多細胞通路，如生長轉化因子β(TGF-β)、成纖維細胞生長因子(FGF)等。許多信號通路是具有組織或細胞特異性的，在某個特定組織中起到關鍵作用，這可能與細胞狀態、細胞微環境以及其敏感性有關。

2.鈣粘蛋白與腎臟纖維化

鈣黏蛋白家族種類繁多，包括經典鈣黏蛋白、非經典鈣黏蛋白、原鈣黏蛋白、橋粒鈣黏素及鈣黏蛋白相關信號蛋白。其中，經典鈣黏蛋白又包括Ⅰ型和Ⅱ型鈣黏蛋白。經典鈣黏蛋白包含EC1-5在內的5個串聯重復細胞外結構域，只有當這些結構域形成棒狀結構時，Ca2+通道通過域間相互作用穩定拓展該結構發揮生物學效應。I型鈣粘蛋白的胞外域晶體結構揭示了EC1結構域的相互作用形成在對稱二聚體中的重要意義。來自同種細胞的鈣粘蛋白EC1結構域中位置2（Trp2）的保守色氨酸插入來自相對細胞的鈣粘蛋白的EC1結構域的疏水口袋中，反之亦然，這種相互作用導致雙重對稱的球窩交互。不同于I型鈣粘蛋白中所見的單個保守的Trp，包括鈣粘蛋白-11在內的Ⅱ型鈣粘蛋白在其EC1結構域中具有兩個保守的Trp殘基。晶體結構顯示，Trp2和Trp4兩個殘基插入到伴侶鈣粘蛋白的大疏水口袋中，揭示了Ⅱ型鈣粘蛋白的鈣粘蛋白同源粘附機制。在胚胎發生進程中，鈣粘蛋白通過調節上皮間質轉分化（EMT），在一定程度上決定細胞分化、形態發生、遷移和侵襲，同時也參與到創面恢復、組織改塑、纖維化及癌癥發展等方面[6]。E-鈣黏蛋白在上皮細胞上表達，而其他鈣粘蛋白則在包括成纖維細胞在內在間充質細胞上表達，鈣粘蛋白表達模式的改變是惡性細胞表型的重要決定因素[7]。1989年，Behren最先發現細胞去分化和獲得高侵襲性的關鍵在于E-鈣黏蛋白黏附功能喪失，因此可推論E-鈣黏蛋白的表達變化在腎小管上皮細胞轉分化以及腎纖維化中起到了重要作用。?ivoti? M等[8]在NCAM/FGFR1信號傳導的調節抑制人近端腎小管上皮細胞中的EMT程序中證明，與E-鈣黏蛋白表達降低相反的是，間充質標記物N-鈣黏蛋白表達升高。Craciun FL等[9]在葉酸誘導的腎病小鼠模型中使用RNA測序，確定了10個包括鈣黏蛋白11在內的預測腎纖維化發展基因，這10個基因的mRNA表達隨著腎纖維化的嚴重性增加而增加，具體相關性仍在進一步探尋中。上述表明，多種鈣粘蛋白與腎纖維化或纖維化過程中的上皮間充質轉分化進程存在著緊密的聯系。鈣粘蛋白的表達狀況在這些病癥中發生上升或下調，有可能在一定程度上對腎纖維化過程起到調控作用。

3.小結

腎臟纖維化，一個慢性腎病多會經歷的病理過程，雖然腎纖維化在臨床中十分常見，但是暫時還沒有特效的藥物能夠逆轉纖維化過程。在理論研究領域中，抑制EMT過程可以作為一個治療纖維化的思路，也有一些藥物能夠有效抑制纖維化過程，如骨形態發生蛋白-7（BMP-7）和肝細胞生長因子（HGF）[10]等。但是這些藥物單體都是一些細胞因子，運用在臨床中的成本較高，推廣開來有一定難度。抑制氧化應激、炎癥介質產生也是一個可以實行的方案，但是整體將其抑制，特異性不強，副作用較大。鈣粘蛋白若作為藥物靶點，能夠針對于腎臟，發揮出一定的靶向作用，減少對其他器官組織的損傷。根據上述鈣粘蛋白與腎臟纖維化之間的實驗研究，鈣粘蛋白很有可能在纖維化疾病過程中起到調節EMT進程的作用。鈣粘蛋白很有可能成為一個很有潛力、研究價值很高的治療靶點。本文對鈣粘蛋白與腎纖維化疾病之間的關系以及在調控纖維化過程中的作用機制進行了綜述，并對鈣粘蛋白作為藥物靶點調節纖維化病程做出了一定的展望，為今后腎纖維化的臨床治療提供了一個新的思路。