PTEN/NF-κB信號通路在腎臟疾病中的研究進展

陳文熙，文青，李智恒，蔡雪妮，嚴瑞

(貴州醫科大學附屬醫院腎內科，貴陽 550004)

腎臟疾病是臨床常見疾病，其早期起病隱匿，未經治療的腎臟疾病大多轉化為慢性腎臟病[1]。腎臟疾病一旦進入了腎功能不全期，均會緩慢進展，并導致不可逆的腎單位丟失、終末期腎病和心血管并發癥甚至死亡。其中，導致慢性腎臟病進展的因素包括腎實質細胞損失、慢性炎癥、纖維化等。細胞焦亡是一種伴隨炎癥因子大量釋放的程序性炎癥性細胞死亡方式，多項研究表明，其參與多種腎臟疾病的發生發展過程[2-4]。細胞焦亡可以分為依賴胱天蛋白酶1的經典途徑和依賴胱天蛋白酶4/5/11的非經典途徑，兩者最終均形成核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3，NLRP3)炎癥小體，其切割胃泌素D(gasdermin D，GSDMD)產生的GSDMD 活性N端結構域能介導細胞膜溶解，最后產生并釋放白細胞介素(interleukin，IL)-1β，導致細胞焦亡[5]。有文獻報道，抑制核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)可降低 GSDMD的轉錄和活化，從而抑制NLRP3炎癥小體激活介導的細胞焦亡[6]。另有研究表明，人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因(phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome ten gene，PTEN)的脂質磷酸酶活性可以抑制NF-κB的激活[7]。由此推斷，GSDMD受到NF-κB的調控，而NF-κB可被PTEN調控。隨著研究的深入發現，PTEN在多種腎臟疾病中有重要作用[8-9]。但如何通過調控PTEN/NF-κB信號通路對腎臟疾病進行干預，目前尚未闡明。現就PTEN/NF-κB信號通路在腎臟疾病中的研究進展予以綜述。

1 PTEN/NF-κB的功能與聯系

PTEN是一種新發現的抑癌基因，位于10q23.3，轉錄產物為515 kb信使RNA。其屬于蛋白酪氨酸磷酸酶基因家族成員，是目前發現的唯一具有雙特異磷酸酶活性的抑癌基因。PTEN蛋白在細胞生長、凋亡、黏附、遷移、浸潤等方面具有重要作用。同時，PTEN還具有抑制細胞焦亡、改善炎癥反應的潛力，并通過其他機制在糖尿病、肝臟疾病、癌癥、自身免疫性疾病、心血管系統疾病中發揮重要作用[10]。NF-κB家族成員與反轉錄病毒癌蛋白v-Rel在結構上有同源性，因此將它們歸類為NF-κB/Rel蛋白。在哺乳動物中該家族有5種蛋白：RelA(p65)、RelB、c-Rel、NF-κB1(p50)和NF-κB2(p52)。它們的N端有高度保守Rel同源區，Rel同源區由N端結構域和C端結構域連接而成，在C端結構域上有一個核定位序列，負責與DNA結合、二聚體化和核易位。NF-κB蛋白最早由Pomerantz和Baltimore[11]發現，該蛋白家族可通過選擇性結合在B細胞κ輕鏈增強子上，從而調控多種基因的表達。NF-κB是調節細胞炎癥反應、免疫應答等過程的關鍵分子。而NF-κB的錯誤調節則可能導致自身免疫病、慢性炎癥及癌癥的發生。研究表明，NF-κB被激活后，即通過信號轉導途徑啟動一系列級聯反應，促進多種細胞因子、黏附因子、化學因子和生長因子等表達[12]。

Chiao和Ling[13]提出，PTEN缺失和Kras突變通過改變胞內磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphoinositide-3-kinase，PI3K)調節，激活NF-κB，并上調下游細胞因子基因，共同促進胰腺癌的發展。而趙寶霞等[14]用PTEN抑制劑BPV(Bisperoxovanadium)處理Bmi-1-干擾小RNA轉染的細胞后發現，其可恢復NF-κB的活性，提示PTEN可能參與NF-κB活性的調節。Wang等[15]研究表明，替米沙坦可通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ/PTEN途徑抑制NF-κB介導的促炎細胞因子的表達。Man等[16]用NF-κB亞基p65轉染細胞，并通過檢測p65核蛋白表達水平來測量NF-κB活化，結果表明，NF-κB p65的過表達可顯著降低PTEN的表達，并提出泛素特異性蛋白酶13通過去泛素化穩定PTEN蛋白，而NF-κB很可能通過負調控泛素特異性蛋白酶13導致PTEN表達減少。Mayo等[17]提出，PTEN的下調是最大限度激活NF-κB的充分必要條件。Yin等[18]探討了RAW264.7細胞中PTEN調節脂多糖誘導Toll樣受體4(Toll-like receptor 4,TLR4)信號通路的潛在機制，證明PTEN作為脂質磷酸酶，可以通過去磷酸化來拮抗PI3K/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)信號轉導，進而調節NF-κB的激活。Chatterjee等[19]提出，PTEN的脂質和蛋白磷酸酶活性均可調節NF-κB的表達。其中，PTEN的蛋白磷酸酶活性降低了NF-κB的轉錄活性，抑制了NF-κB的核定位。而PTEN的脂質磷酸酶活性可以特異性地抑制Akt活化，從而抑制NF-κB激活。通過上述研究推斷，PTEN與NF-κB可能存在相互抑制作用，但PTEN/NF-κB信號通路影響腎臟疾病進展的機制目前尚未完全闡明。

2 PTEN/NF-κB信號通路參與腎臟疾病的進展過程

PTEN/NF-κB信號通路參與多種急慢性腎臟病的發病過程，但其在不同的腎臟疾病中的作用并不完全相同，調控的機制也有區別。目前，PTEN/NF-κB信號通路主要與以下幾種腎臟疾病的發病過程相關。

2.2PTEN/NF-κB信號通路與狼瘡性腎炎(lupus nephritis，LN) LN是系統性紅斑狼瘡最重要的致殘和致病因素。Wu等[28]提出，在LN患者組織樣本中，PTEN的表達減少。而Cui等[29]在體內及體外研究中發現，miR-198通過減少PTEN的表達促進系統性紅斑狼瘡進展。Zhang等[30]提出，LN小鼠中磷酸化NF-κB p65表達明顯增多，且NF-κB p65促進了LN的進展。Sun等[31]研究表明，補體1q通過抑制NF-κB通路，改善了炎癥和巨噬細胞浸潤，減少了LN小鼠腎臟組織的系膜細胞增殖。牛磺酸是一種有機氨基酸，是膽汁的主要成分，有研究者提出，它可以通過失活NF-κB通路減輕LN小鼠的損傷[32]。因此推測，NF-κB的激活可促進LN的進展。Feng等[33]提出，HMGB1參與LN的發病機制，其通過細胞周期蛋白D1/細胞周期蛋白依賴性激酶4/p16系統上調小鼠系膜細胞的增殖，表明PTEN的過表達通過抑制HMGB1抑制系膜細胞的增殖，改善LN；同時，阻斷NF-κB也可抑制細胞周期蛋白D1的激活，從而減弱HMGB1誘導的系膜細胞增殖。以上研究表明，在LN發病過程中，PTEN表達減少、NF-κB激活，當逆轉這種改變時則可以改善LN。目前LN仍無法治愈，主要治療目的是緩解癥狀、避免復發、挽救腎功能。而干預PTEN/NF-κB信號通路可能為LN的治療帶來新希望。

2.3PTEN/NF-κB信號通路與腎癌 腎臟疾病和癌癥之間的關聯較為復雜。慢性腎臟病患者罹患癌癥的概率增加，且癌癥和癌癥治療均可能導致腎臟功能受損[34]。PTEN/NF-κB信號通路被發現參與多種腫瘤的進展，如胰腺癌、前列腺癌[35-36]。近年來，在腎癌中也發現了該信號通路的參與，如Kumar等[37]發現，腎細胞癌中NF-κB信號通路增加，PTEN和哺乳動物雷帕霉素靶蛋白的基因發生突變，兩者共同促進了腎細胞癌的發生。Bera等[38]發現，miR-21在腎腫瘤中的表達顯著增加，其在腎癌細胞中靶向抑制PTEN，并通過NF-κB依賴性轉錄控制細胞周期蛋白D1的表達促進腎癌細胞的增殖。而Chen等[39]研究指出，在腎癌組織中環狀RNA C3P1通過調節miR-21/PTEN軸并失活PI3K/Akt和NF-κB信號通路來抑制腎癌細胞的生長、遷移和侵襲。Spirina等[40]通過研究原發性腎癌腫瘤組織和轉移組織中的細胞內信號代謝產物，發現PTEN在腫瘤轉移部位的表達減少，而提示腫瘤轉移的一些指標(如NF-κB p50、NF-κB p65)表達增多。同時該研究還指出，PTEN在腎癌的發生和發展中起抑癌作用，而NF-κB p50、NF-κB p65可能起促進腫瘤進展的作用。可見，PTEN作為一種抑癌基因，可以抑制腫瘤的發展，而NF-κB通過促進癌細胞的生長、遷移和侵襲起著促進腫瘤進展的作用。

2.4PTEN/NF-κB信號通路與糖尿病腎病(diabetic nephropathy,DN) DN是糖尿病最嚴重的并發癥之一，也是導致糖尿病患者生存質量下降的主要原因之一。DN起病隱匿，臨床早期主要表現為腎小球濾過率升高，隨后出現微量白蛋白尿，一旦出現顯性蛋白尿，病情多持續進展，最后發生腎小球硬化并最終發展為終末期腎衰竭[41]。DN發展至慢性腎衰竭，預后一般較其他病因導致的慢性腎衰竭更差，故應在糖尿病早期進行干預，以延長患者生存時間，改善生活質量。高血糖是DN發生發展的關鍵因素，而高血壓和其他代謝紊亂(高脂血癥等)是重要的加重因素，均應受到重視。近年慢性炎癥和胰島素抵抗引起了學者的關注。有學者提出，慢性持續存在的微炎癥反應以及固有免疫系統的激活參與了2型糖尿病及其并發癥的發生發展過程；且在DN患者腎臟組織中，炎癥反應標志物及促炎細胞因子(C反應蛋白、IL-1、腫瘤壞死因子-α等)水平顯著升高[42]。既往研究表明，細胞焦亡引起的炎癥和細胞損傷與DN進展、腎纖維化、腎小球硬化和腎小管損傷密切相關[43]。而某些降血糖藥可發揮抑制細胞焦亡的作用，有研究報道了一些靶向抑制細胞焦亡的潛在途徑，該途徑可在體內或體外模型中有效抑制腎細胞發生焦亡并減輕腎損傷[44-46]。Wang等[6]通過研究糖尿病小鼠模型和高糖培養的人腎小管上皮細胞(HK-2細胞)，發現抑制TLR4/NF-κB信號轉導可以逆轉高葡萄糖環境中GSDMD-NT表達的增加，同時抑制IL-1β的釋放，進而減輕腎損傷。Cheng等[47]通過高脂飲食/鏈脲佐菌素注射誘導糖尿病小鼠，發現小鼠腎臟足細胞中胱天蛋白酶11的表達水平顯著升高，GSDMD的裂解顯著增加，并伴隨足細胞中nephrin和podocin蛋白的表達減少，足細胞足突的損失和融合，炎癥細胞因子(NF-κB、IL-1β、IL-18)水平升高，而敲除胱天蛋白酶11或GSDMD可減輕糖尿病小鼠的上述改變，表明NF-κB可能通過調節GSDMD參與DN進展。研究表明，PTEN具有脂質磷酸酶及和蛋白磷酸酶的雙重活性，在DN中參與了炎癥反應的調節過程，同時PTEN的脂質磷酸酶活性可以抑制NF-κB的激活[7]。Feng等[48]研究顯示，Blnc1在DN患者的血清、鏈脲佐菌素誘導的DN模型和高糖誘導的HK-2細胞中均有高表達，且抑制Blnc1可通過核轉錄因子紅系2相關因子2/血紅素加氧酶1和NF-κB信號通路顯著減輕腎纖維化、炎癥和氧化應激。有證據表明，在DN小鼠實驗模型中，激活NF-κB可促進巨噬細胞浸潤[49-50]。Kim等[51]研究發現，NF-κB抑制劑雷公藤紅素能明顯改善db/db小鼠腎臟功能和結構變化，胰島素抵抗，并抑制促炎細胞因子的產生。這些研究表明，抑制NF-κB信號通路可能是治療2型糖尿病和DN的新方法。Chen等[52]研究指出，腎炎康復片主要通過抑制NF-κB的蛋白表達來改善腎臟炎癥、減輕腎功能不全。以上研究表明，通過干預PTEN/NF-κB信號通路改善疾病的進展對DN患者具有重要意義，這可能成為治療DN的重要突破口。

3 小 結

PTEN的過表達可以抑制LN的發展，并在腎癌的發生和發展中起抑癌作用，同時PTEN還可通過抑制細胞焦亡參與DN中炎癥反應的調節過程，但在敗血癥誘導的AKI中，PTEN可能起到促進疾病進展的作用，總之PTEN在多種腎臟疾病模型中表現出顯著的保護作用。而NF-κB激活可以促進馬兜鈴酸誘導的AKI小鼠腎臟炎癥浸潤加劇和腎纖維化，且NF-κB激活還參與了LN系膜細胞增殖過程；在腎腫瘤發病過程中，NF-κB p50、NF-κB p65可能起到促進腫瘤進展的作用。NF-κB的激活可能通過產生大量的GSDMD-NT促進DN的腎纖維化、炎癥和氧化應激，可見NF-κB激活在腎臟疾病中起著促進疾病進展的作用，而抑制NF-κB起到保護腎臟的作用。目前，多個不同機制的NF-κB抑制劑(腎炎康復片、雷公藤紅素、香芹酚等)正處于臨床前研究和臨床試驗階段。PTEN與NF-κB之間存在緊密聯系，PTEN抑制劑可以恢復NF-κB的活性，而NF-κB p65的過表達則可顯著降低PTEN的表達，提示兩者可能存在相互抑制作用，但目前關于PTEN/NF-κB信號通路在腎臟疾病中的研究較為局限，具體的相互調節機制仍未完全明確。未來需進一步研究PTEN/NF-κB信號通路在其他類型腎臟疾病中的作用，從而為腎臟疾病的早期診斷、預后評估以及靶向治療提供新思路。