TGF-β1、TNF-α及α-SMA與腎間質(zhì)纖維化

王 祥，高 娜，黃燕萍

(1.萊州市人民醫(yī)院兒科，山東 萊州 261400；2.陜西省人民醫(yī)院，陜西 西安 710068；3.西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院，陜西 西安 710061)

TGF-β1、TNF-α及α-SMA與腎間質(zhì)纖維化

王 祥1，高 娜2，黃燕萍3

(1.萊州市人民醫(yī)院兒科，山東 萊州 261400；2.陜西省人民醫(yī)院，陜西 西安 710068；3.西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院，陜西 西安 710061)

腎間質(zhì)纖維化(RIF)是多種慢性腎病進(jìn)展到終末期腎病的最終共同病理改變，其中促纖維化因子的釋放在腎臟纖維化的形成中起著重要作用。該文通過對文獻(xiàn)的梳理，就轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)及α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)在RIF形成中的作用進(jìn)行了概括。

腎間質(zhì)纖維化；轉(zhuǎn)化生長因子-β1；腫瘤壞死因子-α；α-平滑肌肌動蛋白

腎間質(zhì)纖維化(renal interstitial fibrosis，RIF)幾乎是各種腎臟疾病進(jìn)展到終末期腎衰竭的共同途徑和主要病理基礎(chǔ)。以往認(rèn)為兒童期發(fā)病的原發(fā)性腎臟疾病(如IgA腎病等)多數(shù)預(yù)后良好，近年發(fā)現(xiàn)約9%～50%的患者呈進(jìn)行性發(fā)展，不可逆轉(zhuǎn)地進(jìn)展為終末期腎病，而腎間質(zhì)纖維化是其主要的形態(tài)學(xué)特征。因此，RIF的發(fā)生、發(fā)展機(jī)制已成為腎臟研究中備受關(guān)注的領(lǐng)域。

腎小管間質(zhì)纖維化的發(fā)生機(jī)制十分復(fù)雜，其中，多種細(xì)胞因子與腎臟纖維化的關(guān)系越來越得到學(xué)者的關(guān)注。腎臟間質(zhì)細(xì)胞(包括成纖維細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞、肌成纖維細(xì)胞等)能合成、分泌多種促纖維化因子，形成復(fù)雜的細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)。在眾多調(diào)節(jié)因子中，轉(zhuǎn)化生長因子-β1(transforming growth factor-β，TGF-β1)及腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)是兩個關(guān)鍵的細(xì)胞因子，與腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化(tubular epithelial myofibroblast transdifferentiation，TEMT)及肌纖維細(xì)胞(myofibroblast，MF)增殖活化等密切相關(guān)，在RIF的發(fā)生中發(fā)揮了重要作用。

α-平滑肌肌動蛋白(alpha smooth muscle actin，α-SMA)是真核細(xì)胞的一種細(xì)胞骨架蛋白，也是肌成纖維細(xì)胞的標(biāo)志性蛋白。袁楊等(2010年)研究顯示腎組織中α-SMA的表達(dá)與腎功能水平、RIF程度呈顯著正相關(guān)，提示α-SMA可能是預(yù)測腎臟纖維化進(jìn)展的理想指標(biāo)，組織中α-SMA的表達(dá)成為研究腎臟纖維化的一個新靶點?，F(xiàn)就TGF-β1、TNF-α及α-SMA在RIF中的作用綜述如下。

1 轉(zhuǎn)化生長因子-β1與腎間質(zhì)纖維化

TGF-β1是啟動和終止組織修復(fù)的關(guān)鍵細(xì)胞因子，其過度產(chǎn)生最終導(dǎo)致組織纖維化的發(fā)生。作為公認(rèn)的致纖維化因子，TGF-β1在纖維化的細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)中占主導(dǎo)地位，其在腎臟組織纖維化形成的多個方面均發(fā)揮了重要作用。

1.1 轉(zhuǎn)化生長因子-β1與成纖維細(xì)胞

研究結(jié)果表明，TGF-β1與成纖維細(xì)胞之間有著密切關(guān)系[1]，不同濃度的TGF-β1均可促進(jìn)人肺成纖維細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)CollagenⅠmRNA的表達(dá)水平上調(diào)，并呈現(xiàn)出濃度依賴性。TGF-β1作為最關(guān)鍵的致纖維化細(xì)胞因子[2]，可明顯促進(jìn)皮膚成纖維細(xì)胞Ⅰ型、Ⅲ型膠原合成，增強(qiáng)Ⅰ型、Ⅲ型膠原mRNA表達(dá)，增加細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)的合成。同時，TGF-β1亦可促進(jìn)成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，可能與上調(diào)α-SMA表達(dá)、促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)膠原合成及干預(yù)TGF-β/Smads信號通路有關(guān)[3]。

1.2 轉(zhuǎn)化生長因子-β1與腎小管上皮細(xì)胞

Liu 等[4]研究表明，TGF-β1與相應(yīng)受體結(jié)合后，通過一系列細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)途徑刺激腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為肌成纖維細(xì)胞。孫文娟等(2013年)研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β1亦可激活腎小管上皮細(xì)胞中Brachyury的表達(dá)，誘導(dǎo)上皮細(xì)胞標(biāo)志分子鈣粘蛋白(E-cadhesin)表達(dá)減少，間皮標(biāo)志物表達(dá)增強(qiáng)，促進(jìn)TEMT的發(fā)生。此外，Snail轉(zhuǎn)錄因子(snail transcription factor，STF)是上皮細(xì)胞鈣粘蛋白強(qiáng)有力的阻遏物，STF的穩(wěn)定表達(dá)可導(dǎo)致上皮細(xì)胞喪失E-cadherin，誘導(dǎo)上皮細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化。Peinado等(2003年)研究顯示TGF-β1可誘導(dǎo)犬腎臟Snail轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，繼而觸發(fā)依賴絲裂原活化蛋白激酶途徑的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化。

1.3 轉(zhuǎn)化生長因子-β1與細(xì)胞外基質(zhì)

纖溶酶不僅能降解多種基質(zhì)蛋白，還對其下游的基質(zhì)金屬蛋白酶及膠原蛋白有激活作用，因此，纖溶酶原激活物抑制物(plasminogen activator inhibitor，PAI)是調(diào)節(jié)腎臟基質(zhì)成分的重要因子。Schnaper等在2003年實驗中證明，單側(cè)輸尿管結(jié)扎小鼠敲除PAI后RIF明顯減輕。促纖維化因子，特別是TGF-β1，可促進(jìn)PAI的表達(dá)并下調(diào)纖溶酶原激活物(plasminogen activator，PA)，PA/PAI失衡導(dǎo)致ECM大量沉積，從而使腎纖維化不斷加重。Yeh等[5]研究顯示，TGF-β1誘導(dǎo)整合素β1(ECM受體)的表達(dá)增強(qiáng)，從而介導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞-間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化，加重腎組織的纖維化。

1.4 轉(zhuǎn)化生長因子-β1與其他因子的相互作用

Tall等[6]研究證實，結(jié)締組織生長因子(connective tissue growth factor，CTGF)可以被TGF-β1誘導(dǎo)表達(dá)，并作為TGF-β1的下游因子介導(dǎo)其促纖維化的作用。Yang等(2002年)在TGF-β1誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化的實驗中發(fā)現(xiàn)，血管緊張素Ⅱ(Angiotensin Ⅱ，AngⅡ)顯示了強(qiáng)大的促進(jìn)作用，提示TGF-β1和AngⅡ可協(xié)同調(diào)節(jié)ECM成分。有體外研究表明，TGF-β1可明顯促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的合成，并呈現(xiàn)出劑量依賴性；若用抗TGF-β1抗體中和，可降低70%的VEGF表達(dá)[7]。

2 腫瘤壞死因子-α與腎間質(zhì)纖維化

TNF-α既往作為前炎性因子被廣泛研究，TNF-α亦是一種潛在的纖維化因子，在組織纖維化的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。多種腎臟疾病患者血、尿及腎組織中TNF-α水平明顯高于正常者，提示TNF-α在腎臟疾病中有重要作用，主要涉及以下幾個方面：

2.1 腫瘤壞死因子-α與成纖維細(xì)胞

TNF-α主要是通過促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖活化，進(jìn)而誘導(dǎo)RIF的發(fā)生。李鑫等(2008年)體外培養(yǎng)實驗顯示，TNF-α能誘導(dǎo)豬腎成纖維細(xì)胞從G0/G1期向S期和G2/M期推進(jìn)，促進(jìn)成纖維細(xì)胞DNA的合成。另一研究顯示，TNF-α能促進(jìn)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等炎癥性疾病中成纖維細(xì)胞的活化，可能的機(jī)制是直接上調(diào)核因子B受體激活劑的表達(dá)，繼而激活破骨細(xì)胞的分化[8]。

2.2 腫瘤壞死因子-α與腎小管上皮細(xì)胞

腎小管上皮細(xì)胞既有TNF-RⅠmRNA的表達(dá)，又有TNF-α mRNA和TNF-α蛋白的表達(dá)，在腎小管損傷及再生的過程中，腎小管上皮細(xì)胞可分泌更多的TNF-α參與RIF的發(fā)生。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)用TNF-α刺激人腎小管上皮細(xì)胞可產(chǎn)生白介素(IL)-8，后者可誘導(dǎo)系膜細(xì)胞生長分化，并促進(jìn)巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞浸潤到腎臟組織，繼而造成腎小球及腎小管廣泛損傷。此外，TNF-α還能介導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化[9]，并合成大量膠原等ECM，加速腎臟纖維化的進(jìn)程。

2.3 腫瘤壞死因子-α與其他因子的相互作用

朱蘭香等(2002年)研究顯示在肺間質(zhì)纖維化發(fā)展過程中，TNF-α與TGF-β1共同參與黏附、硬化和增殖的腎臟損傷機(jī)制，但兩者間的相互關(guān)系及作用機(jī)制有待進(jìn)一步深入研究。林穎等2013年在對肝纖維化大鼠的研究中表明，模型組大鼠肝臟組織中TNF-α及血小板衍化生長因子-β(platelet-derived growth factor，PDGF-β)的表達(dá)顯著升高，說明兩者在組織纖維化的過程中起著協(xié)同作用。Park 等[10]研究表明TNF-α可通過上調(diào)單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein 1，MCP-1)促進(jìn)血管炎癥而引發(fā)血管纖維化，提示老化可以加速血管滲漏綜合征的發(fā)生。另外，TNF-α可在基因水平明顯上調(diào)人近曲小管上皮細(xì)胞C3 mRNA表達(dá)及C3蛋白合成，并存在劑量時間依賴關(guān)系，由此認(rèn)為TNF-α促使腎組織局部C3過度表達(dá)是導(dǎo)致腎病理損傷的重要原因之一。

3 α-平滑肌肌動蛋白與腎間質(zhì)纖維化

α-SMA是腎間質(zhì)固有細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化的標(biāo)志，轉(zhuǎn)化后的MF既能大量合成間質(zhì)膠原，又具有強(qiáng)大的收縮能力，引起腎臟結(jié)構(gòu)的重塑，促進(jìn)腎臟纖維化的發(fā)生。對組織中α-SMA的檢測有助于了解腎小球或腎小管間質(zhì)的病損程度，對某些腎病的長期預(yù)后有一定的預(yù)測意義。

3.1 腎組織中α-平滑肌肌動蛋白的正常表達(dá)

在正常腎臟胚胎發(fā)育的過程中，α-SMA的表達(dá)由激素和細(xì)胞增殖所調(diào)節(jié)，具有一定的規(guī)律性。早期階段，α-SMA在腎小球內(nèi)缺乏表達(dá)，僅在較為成熟的系膜區(qū)由系膜細(xì)胞少量表達(dá)，當(dāng)毛細(xì)血管開放時，腎小球的系膜區(qū)與球內(nèi)血管和球外間質(zhì)血管均呈陽性表達(dá)，一旦腎小球發(fā)育完全成熟，系膜區(qū)α-SMA表達(dá)消失。因此，正常成熟腎組織中腎小球及腎小管上皮細(xì)胞均無α-SMA的表達(dá)，僅在間質(zhì)血管及入球動脈α-SMA呈現(xiàn)出高表達(dá)。在病理情況下，腎臟出現(xiàn)系膜細(xì)胞α-SMA的再次表達(dá)或間質(zhì)α-SMA染色陽性，均是預(yù)后不良的組織學(xué)標(biāo)志。

3.2 腎組織中α-平滑肌肌動蛋白的病理表達(dá)

Kliem等(1996年)在研究大鼠5/6腎大部切除的腎纖維化模型中表明，間質(zhì)α-SMA的表達(dá)與殘腎組織中小管的損害程度有明顯的相關(guān)性，而用反義α-SMA基因腺病毒轉(zhuǎn)染大鼠后可抑制腎纖維化的進(jìn)展。闕新祥等2014年在研究人常染色體顯性遺傳性多囊腎病時發(fā)現(xiàn)，RIF區(qū)域可見α-SMA的高表達(dá)，提示在腎病的病程進(jìn)展中，存在大量的間質(zhì)固有細(xì)胞被激活轉(zhuǎn)分化為肌成纖維細(xì)胞，直接參與RIF的形成。

3.3 α-平滑肌肌動蛋白的表達(dá)與相關(guān)細(xì)胞因子

多種細(xì)胞因子參與調(diào)節(jié)了α-SMA的表達(dá)。Smad7是TGF-β1信號通路的負(fù)反饋調(diào)節(jié)因子，過表達(dá)的Smad7通過阻斷Smad2、Smad3的激活來抑制α-SMA的表達(dá)，發(fā)揮逆轉(zhuǎn)上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，抑制肝臟纖維形成的作用[11-12]。楊磊等2013年在體外培養(yǎng)奶牛乳腺上皮細(xì)胞的實驗中顯示，α-SMA mRNA的相對表達(dá)量及其蛋白的表達(dá)隨著TNF-α濃度的升高呈升高趨勢，提示外源性TNF-α能夠促進(jìn)α-SMA的表達(dá)。此外，Strutz等(2000年)研究表明，人腎臟纖維化時局部組織中成纖維細(xì)胞生長因子-2(fibroblast growth factor-2，F(xiàn)GF-2)表達(dá)明顯增加，而在體外培養(yǎng)成纖維細(xì)胞時，加入FGF-2能顯著增加α-SMA的表達(dá)，提示α-SMA參與了人RIF的發(fā)生。

4 結(jié)語

綜上所述，RIF是各種終末期腎病共同的病理學(xué)形態(tài)，亦是影響腎功能和判斷預(yù)后的重要指標(biāo)，目前其發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明。雖然對TGF-β1、TNF-α及α-SMA在RIF中的作用進(jìn)行了大量研究，但其中許多環(huán)節(jié)仍屬推測，因此，TGF-β1、TNF-α及α-SMA與其他細(xì)胞因子的相互協(xié)調(diào)或拮抗的作用以及它們所形成的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系仍需進(jìn)一步的明確。因此，充分認(rèn)識細(xì)胞因子間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，將為日后RIF的治療提供更多的新方法與新途徑。

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[專業(yè)責(zé)任編輯：古桂雄]

Transforming growth factor-β1, tumor necrosis factor-α, α-smooth muscle actin and renal interstitial fibrosis

WANG Xiang1, GAO Na2, HUANG Yan-ping3

(1.DepartmentofPediatrics,LaizhouCityPeople’sHospital,ShandongLaizhou261400,China;2.ShaanxiProvincialPeople’sHospital,ShaanxiXi’an710068,China;3.FirstAffiliatedHospitalofXi’anJiaotongUniversity,ShaanxiXi’an710061,China)

Renal interstitial fibrosis (RIF) is the final common pathological change of chronic renal disease progression to end-stage renal disease. The release of fibrosis factor plays an important role in the formation of renal fibrosis. Based on literatures, the effect of transforming growth factor-β1(TGF-β1), tumor necrosis factor-α(TNF-α) and alpha smooth muscle actin(α-SMA) on the formation of RIF was summarized in this paper.

renal interstitial fibrosis (RIF)；transforming growth factor-β1(TGF-β1)；tumor necrosis factor-α (TNF-α)；alpha smooth muscle actin (α-SMA)

2014-07-11

王 祥(1988-)，女，住院醫(yī)師，兒科學(xué)碩士，主要從事兒科及新生兒科臨床及基礎(chǔ)工作的研究。

黃燕萍，教授/主任醫(yī)師。

10.3969/j.issn.1673-5293.2015.06.077

R692

A

1673-5293(2015)06-1332-03