銜接蛋白p66Shc和內源性大麻素系統在CIH腎損傷中作用機制

劉濤 王美婷 王蓓

1山西醫科大學，太原030001；2山西醫科大學第二醫院呼吸內科，太原030001

阻塞性睡眠呼吸暫停 (obstructive sleep apnea，OSA)是一種全身炎癥性疾病，慢性間歇低氧 (chronic intermittent hypoxia，CIH)是其最典型的病理生理特點。國內外眾多研究已證實其可引起全身炎癥反應和氧化應激，最終導致全身多個靶器官的損傷，目前OSA已被公認為多種疾病的獨立危險因素[1]。越來越多的證據表明，OSA會直接導致腎內缺氧，造成腎損傷，并激活腎素-血管緊張素系統[2]。在伴有夜間多尿及蛋白尿癥狀的未經治療的OSA患者中，慢性腎臟病是其嚴重的后果之一[3]。Mavanur等[4]報道，間歇低氧通過刺激交感神經系統、內皮功能紊亂、氧化應激及炎癥反應引起腎損傷。p66Shc是一種銜接蛋白，調節細胞對氧化應激的反應和壽命。近年的研究發現它的缺失增加了對氧化損傷的抵抗能力并提高了存活率，其廣泛參與心腦血管疾病、糖尿病腎病、急性腎損傷等的發病過程。最新研究證實它可以調節體外腎小管細胞氧化應激下及體內腎臟缺血再灌注誘導的線粒體功能紊亂[5]。在氧化應激條件下，p66Shc被磷酸化轉移到線粒體膜間隙后，結合并氧化細胞色素C，導致活性氧 (reactive oxygen species，ROS)過度產生和線粒體去極化[6]。內源性大麻素受體廣泛分布于中樞神經和外周的各種組織器官，內源性和外源性大麻素物質通過受體介導，在免疫調節、心血管疾病發生、能量代謝等多方面發揮作用[7]。目前對于p66Shc及內源性大麻素系統 (endocannabinoid system，ECs)是否參與CIH導致的腎損傷及可能作用機制研究甚少，本文就上述問題作一綜述，以期為OSA繼發的腎損傷提供早期診斷和治療的新思路。

1 CIH與腎損傷

CIH是正常氧和低氧交替出現的過程，類似缺血再灌注損傷，可促使機體ROS產生增加，引起氧化應激反應，成為睡眠呼吸暫停靶器官損傷的重要機制。腎臟是一個高血流量、高灌注的器官，它對氧的供給和氧氣張力變化更敏感，因此容易受到缺氧損傷的影響。Mavanur等[4]報道，間歇低氧通過刺激交感神經系統、內皮功能紊亂、氧化應激及炎癥反應引起腎損害，主要表現為夜間多尿、腎功能改變、蛋白尿、腎小管功能受損等，但其具體分子機制尚不清楚。CIH動物模型研究[8]模擬OSA病理生理改變，發現其可引起腎臟組織結構、超微結構改變。曾奕明等[9]的研究顯示經間歇性低氧暴露30 d后實驗組小鼠腎組織可見超微結構的改變，表現為腎小球上皮細胞足突不同程度的融合、不同程度的系膜細胞及基質增生、腎小管上皮細胞不同程度的水腫。

2 p66Shc與腎損傷

2.1 p66Shc結構 p66Shc屬于Shc A家族，廣泛表達于除神經元和造血細胞外的所有哺乳動物中，主要定位于胞漿，小部分定位于線粒體膜間隙。p66Shc是細胞氧化應激和生命周期調控的關鍵蛋白，由N端磷酸化酪氨酸結合區、C端Src同源2區、中心脯氨酸豐富區和N端脯氨酸富集區組成，其中N端脯氨酸富集區的第36位絲氨酸(Ser36)在p66Shc調節氧化應激和凋亡中發揮重要作用。

2.2 p66Shc與ROS p66Shc是近年來研究細胞氧化應激的主要蛋白之一，參與調控線粒體介導的細胞氧化損傷過程，其作為一種氧化還原酶通過促進ROS的生成和抑制抗氧化酶的表達，增加ROS的水平[10]。在p66Shc誘發的細胞內ROS增多中，有3種主要的機制：第一，線粒體途徑，該途徑是ROS產生的關鍵。在氧化應激下，蛋白激酶C促發p66Shc磷酸化，磷酸化的p66Shc增加了對脯氨酰異構酶的親和力，它使p66Shc異構化，之后在蛋白磷酸酶2A的作用下去磷酸化進入線粒體。第二，線粒體外途徑，p66Shc通過減少鳥嘌呤核苷交換因子SOS1與生長因子受體結合蛋白2的結合，促進Rac1的激活[11-12]，進一步觸發了Rac1與NADPH氧化酶結合后參與的ROS產生[13-14]。第三，限制了ROS清除酶的表達。p66Shc通過抑制叉頭轉錄因子O(在細胞增殖/凋亡、抗氧化應激等過程中發揮作用)，從而減少了谷胱甘肽過氧化物酶1和錳超氧化物歧化酶的表達[15]；環磷酸腺苷反應元件結合蛋白 (cyclic AMP response element-binding protein，CREB)是一種轉錄因子，p66Shc會阻斷細胞外信號調節激酶 (extracellular signal-regulated kinase，ERK)[16-17]及CREB活化，ERK及CREB活化對于誘導錳超氧化物歧化酶[18-19]生成是至關重要的。p66Shc被磷酸化轉移到線粒體膜間隙后，結合并氧化細胞色素C，導致ROS過度產生和線粒體的去極化[6]。

2.3 p66Shc與急性腎損傷 p66Shc在腎臟中的表達已被證實，且在腎小管上皮細胞中表達較高[20]，在腎小球系膜細胞表達較低。線粒體功能障礙與缺血再灌注誘發的急性腎損傷潛在病理機制已被證實[21]。臨床和實驗研究發現，ROS在組織損傷和細胞凋亡中起著重要作用，尤其是在再灌注過程中[22]。p66Shc被證明可以調節體外腎小管細胞氧化應激下及體內腎臟缺血再灌注誘導的線粒體功能紊亂[5]。Giorgio等[6]研究報道p66Shc利用線粒體電子傳遞鏈通過氧化細胞色素C生成線粒體H2O2。另有學者研究發現Ser36-磷酸化的p66Shc通過抑制EGFR-RAS-ERK途徑，導致細胞死亡[5]。研究表明，過量的ROS產生誘導線粒體滲透性轉換孔[23-24]形成和打開，這會使線粒體膜迅速去極化，在腎臟中進一步促進細胞凋亡或死亡。短周期重復低氧-復氧的病理學機制與缺血再灌注類似，提示p66Shc可能參與OSA繼發的腎損傷的發病機制。

線粒體滲透性轉換孔是一個非特異性孔道，它跨越了線粒體內外膜，通常是關閉的，但在不同的病理生理條件下被打開，導致ATP合成減少和隨之而來的壞死，這在腎缺血再灌注損傷中普遍存在。孔道的開啟和隨后細胞死亡可以通過線粒體滲透性轉換抑制劑如環孢素Cs A或抗氧化劑來阻止。這為臨床治療ROS介導的腎損傷提供了可能依據。

3 ECs與腎損傷

本課題組在之前的研究工作中發現OSA患者存在ECs紊亂，ECs通過不同的作用機制參與OSA導致的糖、脂代謝異常[25]、心肌肥厚[26]、骨質疏松癥[27]、腦損傷[28]等多種病理過程，且表明CB1R拮抗劑利莫那班干預可以減輕上述病理改變。然而，ECs是否參與OSA繼發的腎損傷的發病及其可能的作用機制，目前尚缺乏相關研究。

目前已知的ECs主要由2個膜受體 (CB1R和CB2R)和2個主要的內源性配體N-乙酰花生四烯酸氨基乙醇和2-花生四烯酸甘油組成。這2種受體也在單核細胞/巨噬細胞中表達，這意味著與炎癥過程相關。最近在單核細胞中進行的一項研究表明CB1R激活了細胞內級聯反應，通過誘導氧化應激來進一步促進炎癥因子產生，而該過程可被激活的CB2R抑制[29]。

CB1R和CB2R在人類和嚙齒類動物的腎臟中均有表達，特別是在腎小球系膜細胞、足細胞以及腎小管近端上皮細胞。足細胞是腎小球高度分化的細胞類型，是腎小球濾過屏障的重要組成部分，其結構完整性是維持腎小球功能正常的關鍵，而足細胞損傷是幾種腎臟疾病進展的基礎[30]。除了在肥胖和代謝并發癥方面的研究外，ECs還牽涉到慢性腎臟病的發病機制，包括糖尿病腎病。

在體外，暴露在高糖環境中的足細胞CB1R表達增加，這種效果可被CB1R拮抗劑消除[31]。有報道[32]，特定于足細胞的CB1R基因缺失可以部分保護鏈脲霉素誘發的腎小球功能障礙。可能機制如下：來自足細胞的CB1R缺乏，可以減輕高糖誘導的腎小管上皮細胞中脂質運載蛋白2(其表達與細胞凋亡相關)過度表達，這可能與蛋白尿降低相關，因為有研究表明白蛋白通過誘導Ca2+依賴的內質網應激，導致脂質運載蛋白2過表達，促進了腎小管損傷[33]。另外，白蛋白的增加可以誘導腎小管細胞分泌腫瘤壞死因子α、單核細胞趨化蛋白1和血小板衍生生長因子，這些細胞因子可以觸發間質纖維化[34]。另一種解釋是，足細胞和近端腎小管細胞之間的旁分泌互動，損傷的足細胞釋放各種細胞因子，包括腫瘤壞死因子α、血管內皮生長因子A、轉化生長因子β和IL-6[35-36]，這些細胞因子可能到達腎小管細胞并影響它們的活動。Jourdan等[37]發現，當足細胞受到高葡萄糖或血管緊張素Ⅱ的損害時，可以釋放內源性大麻素樣物質，而釋放的內源性大麻素樣物質也可以在鄰近的細胞上產生作用，包括腎小管上皮細胞。

4 展望

OSA及其并發癥越來越受到人們的關注，國內外研究在疾病的診斷及治療等方面取得了一定的進展。現有研究表明p66Shc通過氧化應激和凋亡、內源性大麻素受體CB1R通過促進炎癥反應等機制參與腎損傷的發病過程，但CIH中p66Shc和內源性大麻素受體參與腎損傷的分子機制尚不明確，因此進一步探討其具體機制有望為OSA繼發的腎損傷提供新的治療靶點。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突