高脂血癥導致慢性腎臟病機制的研究進展

張 敏，高 霞

早在百余年前，血脂異常與慢性腎臟病(chronic kidney diseases,CKD)的關系即得到了學者們的廣泛關注。CKD患者常伴有膽固醇(cholesterol,TC)增加、低密度脂蛋白(low density lipoprotein,LDL)積聚以及高密度脂蛋白(high density lipoprotein,HDL)降低等血脂異常，CKD患者參與脂質代謝的關鍵酶活性顯著降低、脂質轉移蛋白和受體的減少以及尿毒癥毒素等均會導致血脂異常的發生。此前研究認為血脂異常是CKD導致的，1982年，Moorhead等[1]首次提出了“脂質腎毒性”的假說，認為高脂血癥可引起腎臟疾病并參與其發生與發展。高脂血癥在誘導腎損害中起著重要作用，而腎損害反過來也影響著脂質代謝。研究表明，CKD的發病率與血漿甘油三脂(triglyceride,TG)、TC水平的升高和脂蛋白的異常顯著相關[2]。流行病學調查顯示，全球范圍內從1990年至2016年CKD的患病率增加了87%，人數約為2.7億[3]。由于人們生活水平提高及生活方式的改變，高脂血癥的患病率在我國逐年增加，2002年全國營養與健康調查結果顯示：我國高脂血癥患病率為18.6%，到2014年患病率已高達41.9%[4]。腎臟相關疾病的發生與血漿TG、TC、LDL、極低密度脂蛋白(very low-density lipoprotein,VLDL)和HDL等的表達水平密切相關，同時，血脂異常等原因導致的心血管疾病嚴重影響CKD患者的預后，已成為終末期腎病患者的首位死因[5]。

故而，深入探討高脂血癥導致腎損害的發生機制，尋找更為有效的能夠保護腎臟的脂代謝調節藥物，對于減少CKD的發生和改善CKD患者預后都具有十分重要的臨床意義。隨著腎脂質假說的提出及相關機制的深入研究，越來越多的證據表明脂質代謝異常、腎臟組織脂質積聚和脂質相關的炎癥應激等與腎損害的發生密切相關。作者就高脂血癥在CKD發病中的致病機制新進展作一綜述。

1 脂蛋白分子與腎損害

脂蛋白是由脂質、TC和蛋白質組成的有機復合物，通過血液和淋巴循環來轉運脂質和TC。根據其密度大小，可分為乳糜微粒、VLDL、LDL和HDL。脂蛋白中載脂蛋白的種類以及蛋白質和脂質的組成有顯著差異。脂蛋白具有疏水性核心，其包含膽固醇酯和甘油三酯以及由磷脂、載脂蛋白(apolipoprotein,APO)和游離的未酯化TC形成的親水性包膜。另外，不同的載脂蛋白具有特定的功能。

1.1 脂蛋白 已知脂蛋白極易氧化成脂質過氧化物和二次氧化產物刺激單核細胞和巨噬細胞釋放促炎因子和趨化因子促進炎癥反應發生，加速CKD的進展[6]。他汀類藥物作為經典的調脂藥物通過阻斷羥甲基戊二酰輔酶A還原酶(HMG CoA-R)與底物結合位點，降低產物TC的生成，是目前治療高脂血癥的一線用藥，其不依賴于降脂作用的腎臟保護作用近年來受到學者們的關注，然而該藥物對高脂血癥腎損害患者的治療一直是有爭議的。在一項大型研究中顯示，盡管他汀類藥物的治療能減少LDL并緩解蛋白尿，但腎小球濾過率并不能改善[7]。近期研究表明阿托伐他汀可以降低高脂血癥合并CKD發生心血管風險事件發生率，而患者病情越嚴重出現心血管風險事件風險越高[8]。說明他汀類藥物不能阻止CKD的進展，其原因有待進一步研究。

目前有研究表明，靶向TC合成不能阻止CKD進展，但不排除靶向TC吸收和從外周靶器官外排有益的可能性[9]。事實上，LDL血漿分離置換法已被認為是減少糖尿病腎病(diabetic kidney disease,DKD)患者以及難治性腎病綜合征患者足細胞排泄蛋白尿的有效措施，這表明低密度脂蛋白膽固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C)的攝取增加以及氧化低密度脂蛋白(oxidized low-density lipoprotein, ox-LDL)引起的炎癥反應可能參與蛋白尿的發生并加速CKD的進展。

HDL是外周組織向肝臟反向TC轉運的主要參與者。一項大型研究已經證實高TG和低HDL-C是DKD的獨立危險因素[10]。HDL-C低于正常值的三分之一時，患者的腎病風險將增加19%[11]。在終末期腎病患者中發現的HDL具有較低的保護LDL免受氧化損傷的能力，從而降低血管損傷[12]。一項對124 700名參與者特定健康體檢系統的研究表明TG/HDL-C比率影響CKD的發生和發展[13]。HDL是如何影響CKD還需進一步研究，鑒于HDL具有抗炎和抗氧化功能，可能是影響CKD發展的因素之一，Calabresi等[14]報道了透析前CKD患者中HDL顆粒的幾種異常：低HDL水平、低含量的LpA-I:A-II顆粒和高HDL含量的前HDL，與健康受試者相比，血液透析治療后異常HDL增加。CKD患者的血漿卵磷脂-膽固醇酰基轉移酶(lecithin-cholesterol acyltransferase,LCAT)濃度和活性降低，并且血漿未酯化膽固醇/總膽固醇比率升高，這與先天性代謝病LCAT基因缺陷患者血漿HDL水平低是一致的。同時發現晚期腎病患者LCAT降低，使HDL成熟障礙，導致前β-HDL和TG豐富的HDL增加，降低有效的抗氧化性，從而引起腎損害。

1.2 載脂蛋白 ApoM是lipocalin家族成員，大小約為26 kDa，常在肝臟和腎臟中表達，ApoM可以調節前β-HDL的形成和TC的反向轉運，從而在脂質和脂蛋白的代謝中起重要作用，高脂血癥患者中可檢測到血清ApoM水平的升高[15]。此外，近端腎小管細胞中，ApoM通過與巨蛋白結合而阻止巨蛋白介導的胞吞作用引起蛋白尿出現腎損害表現。此外，一些脂蛋白及脂質相關的酶具有免疫原性，產生自身抗體而引起腎小球損傷和蛋白尿。抗ApoL2抗體與腎移植后復發型局灶節段性腎小球硬化(focal segmental glomerular sclerosis,FSGS)相關[16]，其ApoA1被認為是導致FSGS患者移植后反復性蛋白尿的原因之一[17]。

Ox-LDL在慢性腎病和終末期腎病患者的循環及腎間質中積累，這些致動脈粥樣硬化脂蛋白具有細胞毒性，通過促進巨噬細胞募集、增強氧化應激及促進促炎性細胞因子的表達引起腎損害[18]。Klotho是腎臟產生的一種膜蛋白，在調節衰老中起著重要的作用。Sastre等[19]發現高脂血癥誘導炎癥及促進氧化應激。研究通過喂養高脂血癥ApoE敲除的小鼠來評估腎臟中的Klotho表達，發現ApoE敲除的小鼠伴隨著Klotho表達的下調，進一步研究顯示是ox-LDL通過激活ERK和NF-κB而降低腎小管細胞中Klotho的表達。這些結果表明Klotho可能是調節高脂血癥、細胞衰老和腎臟疾病之間關系的關鍵蛋白。

2 腎臟中的脂質沉積與腎損害

大量研究證實CKD患者伴有各種血脂異常、腎小球硬化和間質纖維化是CKD和腎衰竭的共同途徑。高脂血癥使得腎小球系膜增厚、腎小管間質明顯損傷，從而使腎小球硬化，病變損傷可累及整個腎臟[20]。最近的實驗和臨床證據已經證實，腎小球硬化的病理變化和病理生理機制類似于動脈粥樣硬化，并提出了“腎小球動脈粥樣硬化”的概念[21]。近十年來，研究表明，腎臟中的脂質積聚也可能是腎損傷的原因。CKD中脂肪組織的活性可能會改變，導致白色脂肪組織的喪失和異位脂質再分布，且CKD鑒定為白色脂肪組織中慢性炎癥的風險因子，并推測可通過調節脂肪組織相關途徑為CKD中的代謝紊亂開辟新的治療策略[22]。

腎活檢中經常觀察到脂質沉積，可通過浸潤的巨噬細胞或直接由腎小球細胞來介導產生，這種現象稱為腎小球性脂質沉積癥。Kimmelstiel和Wilson[23]首次發現腎臟活檢中的脂滴，主要存在足細胞的足突中，導致腎臟中脂質沉積的潛在機制是脂肪組織功能障礙引起。Klotho是一種抗衰老的腎臟相關蛋白質，Sastre等[19]運用ApoE KO小鼠模型研究高脂血癥對腎臟的影響；隨著血液脂質的增加，腎臟中Klotho mRNA和蛋白的表達降低，腎損傷嚴重，巨噬細胞浸潤和炎性趨化因子增加，且降低了腎臟Klotho的表達。由此可知Klotho可能是減少高脂血癥引起腎損害的關鍵因素。骨橋蛋白(osteopontin,OPN)是一種分泌型糖蛋白，存在于多種器官，不僅促進各種類型細胞粘附、趨化和信號轉導，而且發現在腎小球腎炎、腎小管間質性等相關疾病的腎損傷中發揮重要作用。Pei等[24]評估OPN對高膽固醇血癥引起的腎功能不全的影響，將ApoE敲除的小鼠高膽固醇飲食，其腎小球中較多沉積，然而在OPN敲除的小鼠中脂質顯著被抑制；且腎小球中凝集素樣氧化的低密度脂蛋白受體-1表達也降低；這些結果表明OPN可增加高膽固醇血癥引起的腎損傷，OPN可能是高膽固醇血癥引起腎損害的重要分子。Cystoseira crinita硫酸多糖(CCSP)對抗高脂血癥有著積極的作用并可預防肝腎功能障礙，顯示AST、ALT、LDH、肌酐和尿素氮等反映肝腎毒性的血漿指數降低。在大鼠模型中，CCSP通過抑制脂肪酶活性來降低高脂血癥和增強抗氧化性來保護腎臟功能[25]。

近年來有大量證據表明腎臟脂質積聚和脂毒性可能導致腎功能不全。有研究在高脂飲食誘導的肥胖小鼠中發現，TG和TC在腎小球和腎小管間質細胞中積聚，在脂肪生成中具有關鍵作用的固醇調節元件結合蛋白(sterol regulatory element-binding proteins-1，SREBP-1)轉錄因子及其相關基因的表達增加，這些變化和蛋白尿有關[26]。Proctor等[27]的研究表明TG和TC的累積會導致實驗性1型糖尿病動物模型DKD加重。SREBP-1表達與1型糖尿病小鼠模型中脂質沉積物的增加相關。Fornoni等[28]的研究結果表明，由于細胞TC流出障礙，引起足細胞中脂質積累可能在DKD的腎小球損傷中起重要作用。此外，通過計算機斷層掃描定量的腎竇脂肪顯示與Framingham心臟研究參與者的CKD風險增加有關[29]。C型尼曼-匹克病是一種常染色體隱性溶酶體脂質貯積病，與細胞內TC轉運受損有關。該基因的突變導致無法將TC和其他脂質從內涵體和溶酶體中轉運出去，使得未酯化的TC在胞內蓄積。在腎小球或腎小管細胞的溶酶體區域中，尼曼-匹克病也是高脂性腎病發病的原因之一[30]。

脂質代謝和腎小球濾過率、炎癥、氧化應激之間有顯著相關性。透析患者的脂肪組織表現出促炎癥細胞因子的表達增加以及CD68陽性免疫活性細胞的滲透性增加[31]。炎性細胞因子TNF-α或IL-1可改變腎小球濾過膜中TC介導的LDLR調節，因此可以推測血液炎性因子如TNF-α或IL-1通過改變腎小球細胞中的脂質代謝而發揮作用。此外，Fang等[32]發現高脂血癥或游離脂肪酸(free fatty acid,FFA)激活Toll樣受體4，使得c-Src磷酸化形成c-Src/EGFR復合物，EGFR磷酸化后激活AKT和ERK，從而引起NF-κB通路激活，并使得參與炎癥反應和氧化應激的關鍵基因表達上調引起腎損害。Tanaka等[33]已經證實了非諾貝特(一種有效的PPAR-a激動劑)可減輕高脂飲食喂養的小鼠腎小球中甘油三酯的積聚和氧化應激，并降低蛋白尿和腎小球硬化的發生。Ni等[34]通過小鼠體內和體外研究證明，腎臟局部腎素-血管緊張素-醛固酮系統的激活通過誘發腎小管細胞的上皮間質轉化參與高脂血癥介導的腎小管損傷，從而加速細胞外基質在腎小管間質中沉積。局部RAS激活參與高脂血癥介導的腎臟損傷的發生。最近報道，在飲食誘導的Met-S的豬模型中，在氧化應激和炎癥的激活之前就有腎小球過度增生和微血管增生增加[35]。目前，炎性細胞因子對腎小球損傷和蛋白尿的作用以及TC、炎癥、氧化應激及RAS激活引起腎小球細胞損傷的詳細分子機制尚不清楚，仍需要大量研究進行闡明。

3 脂代謝異常導致足細胞損傷

脂質沉積可改變足細胞的功能。CKD與DKD患者均可見足細胞改變，腎小球系膜細胞和近端小管上皮細胞中發生脂質空泡積聚，細胞內脂質積聚導致內質網氧化應激、細胞骨架改變和炎癥因子激活。腎小球細胞攝取并結合富含甘油三酯的LDL從而使得甘油三酯內吞積聚，是脂質中毒的機制之一。此外，LDL受體是介導足細胞中脂質積聚的主要受體，高濃度葡萄糖起反饋調節作用，如果反饋失調會導致足細胞中的脂質蓄積，加速DKD進展[36]。另一研究顯示參與2型糖尿病發病的FFA能夠誘導內質網產生應激反應導致足細胞凋亡[37]。硬脂酰輔酶A去飽和酶1可以改善內質網的應激和足細胞凋亡，其能夠將飽和的FFA轉化為單不飽和FFA，并且已證實其在DKD患者的活檢組織的足細胞中上調。FFA的運輸、氧化失調及抗氧化反應受損，導致足細胞損傷與DKD早期腎小球病變[38]。足細胞中清道夫受體血小板糖蛋白4表達增加和脂肪酸氧化作用減少會調節FFA的攝取，導致細胞內脂質積聚。累積的FFA被困在線粒體基質中，產生活性氧，引起脂質過氧化和線粒體損傷及功能障礙[39]。甘油三酯在腎臟積聚與超敏能量傳感器AMPKα1的低表達降低有關。足細胞特異性表達的脂肪酸結合蛋白與肥胖相關性腎小球病患者的蛋白尿相關[40]，兩者都證實FFA代謝與腎損害相關。有數據顯示，CKD中脂肪酸氧化的減少可能引起能量的耗竭與腎小管間隙內脂質的積聚，進而導致細胞凋亡和去分化，最終引起腎臟纖維化和終末CKD的進展[41]。

4 結語

CKD的發病率在世界范圍內不斷增長，脂質異常導致CKD已有較多報道，然而脂質誘導腎損害的分子機制尚不清楚。上述研究機制的發現為CKD的治療提供了新思路和新靶點，同時也為后續研究奠定了基礎。