TWEAK及其受體Fn14在腎功能損傷中的研究進展

祁 昌綜述，黃 瑋審校

（高淳人民醫院檢驗科，江蘇 南京 211300）

TWEAK及其受體Fn14在腎功能損傷中的研究進展

祁 昌綜述，黃 瑋審校

（高淳人民醫院檢驗科，江蘇 南京 211300）

腫瘤壞死因子樣凋亡弱誘導受體； 成纖維細胞生長因子； 早期反應蛋白； 腎功能損傷

腫瘤壞死因子樣凋亡弱誘導受體（Tumor necrosis factorlike weak inducer of apoptosis，TWEAK）是腫瘤壞死因子超家族（Tumor necrosis factor super family，TNFSF）中的一種細胞因子［1］。TNFSF在人體中表達廣泛，在免疫應答，炎癥反應，細胞穩態和組織修復中發揮重要作用［2－3］。TNFSF是Ⅱ型跨膜轉運蛋白，在某些情況下，可以裂解成小分子分泌蛋白而發揮生物學活性。TNFSF細胞因子具有與TNF同源的，介導自身三聚體化及結合受體過程，每個配體可結合一個或多個腫瘤壞死因子超家族受體。TNFRSF受體具有一個位于細胞外的配體結合域和一個細胞內的細胞質尾巴，后者可以結合一個或多個適配蛋白，激活細胞信號通路瀑布。

人類TWEAK基因編碼一種249個氨基酸的Ⅱ型跨膜糖蛋白，全長又稱為膜結合型TWEAK（membrane－anchored TWEAK，mTWEAK），位于細胞外的C－羧基末端結構域（206個氨基酸）包含受體結合域和一個N－糖基化域，可在一個或者一對堿基切割位點處被水解，成為156個氨基酸的可溶性TWEAK（souble TWEAK，sTWEAK）［1］。細胞內的N－末端區域有18個氨基酸，包含一個蛋白激酶磷酸化區域和胞核定位序列（nuclear localization sequences，NLSs）。TWEAK可定位于細胞核，在細胞內被furin蛋白酶裂解后分泌到細胞外發揮生物學作用［4］。

1999年，有研究發現成纖維細胞生長因子誘導的早期反應蛋白14（fibroblast growth factor－inducible－14，Fn14）是TWEAK的受體［5－7］。人類Fn14基因編碼129個氨基酸的Ⅰ型跨膜蛋白，通過轉錄后加工、修飾等成為102個氨基酸的成熟蛋白質。Fn14是TNFRSF中分子量最小的一個，細胞外區域包含53個氨基酸，含有TWEAK結合所必需的富含半胱氨酸的區域，細胞內區域包含29個氨基酸，它不具有死亡結構域，但包含TNFSF相關因子結合域。sTWEAK和mTWEAK可以結和并激活Fn14［4］。TWEAK在許多組織和器官中均有表達，包括中樞神經系統、肝臟、腸道、血管、骨骼肌、心臟和腎臟等。但不同的病理狀態下，包括同一疾病的不同階段，TWEAK的作用并不一致［8］。本文進一步闡述了TWEAK/Fn14在腎臟疾病中的意義。

1 TWEAK對腎臟細胞的作用

現有研究表明腎小管細胞、系膜細胞和足突狀細胞中TWEAK具有重要作用。了解TWEAK在腎臟細胞中的作用對于理解它在腎臟疾病中發揮的作用至關重要。

1.1 促炎作用 TWEAK在腎小管細胞中的促炎作用已經研究的較為透徹。腎小管細胞組成了腎實質的大部分并分泌多種細胞因子、化學因子和黏附分子，參與間質的炎癥細胞浸潤。NF－κB通路在這種炎癥反應中發揮了重要作用［9］。人體中至少存在兩種NF－κB通路，經典通路和非經典通路。每種通路激活的目的基因可能不同。在腎小管上皮細胞中，TWEAK/Fn14主要激活經典通路，在早期（30min）誘導核移位及RelA復合物與DNA結合，促進基因表達和單核細胞趨化蛋白1、IL－6和RANTES的分泌，促進正常腎臟間質巨噬細胞的浸潤［10－11］。同時，TWEAK也可激活非經典NF－κB通路（RelB/NF－κB2）［12］，但較經典NF－κB通路激活較遲（6～24h達到高峰），這種激活可以誘導CCL21和CCL19的表達［11］，促進腎臟T細胞和成纖維細胞的聚集。TWEAK在促進系膜細胞和足突狀細胞炎癥介質的表達中也發揮重要作用，這種作用主要通過NF－κB介導［13］。MAPKs參與系膜細胞和足突狀細胞化學因子生成的調節［10，11，13］。

體內試驗已證明TWEAK在腎臟中具有促炎作用。整體水平給予TWEAK可誘導腎小管細胞和其他腎臟細胞中經典和非經典NF－κB通路的激活以及化學因子的產生［13］。

1.2 細胞凋亡 急性腎損傷和慢性腎臟病時，腎小管細胞發生凋亡。許多TNFSF，如Fasl、TNFa和TRAIL參與受損細胞凋亡的過程。早期的研究認為TWEAK誘導凋亡能力較弱，因為體外實驗中TWEAK往往需要作用較長時間以及和IFNγ等強刺激因子共同作用才能誘導凋亡［14］。然而，近年的研究表明，TWEAK單獨作用也可刺激神經元細胞、單核細胞以及特定類型腫瘤細胞的凋亡［15－19］。TWEAK單獨作用于靜止的腎小管細胞無促凋亡作用，但在急性腎損傷的情況下，大量分泌的炎癥介質可與TWEAK共同作用誘導腎小管細胞的凋亡，已證明的炎癥介質有TNFα和IFNγ的聯合作用［20］。TNFα和IFNγ促進腎小管細胞Fn14的表達，使其對于TWEAK的刺激增敏，有研究通過轉染編碼hFn14的序列成功地使TWEAK抵抗的非腎臟細胞變得敏感，從而支持了這一理論［21］。然而，上調Fn14表達水平并不是TWEAK增敏的唯一機制，因為血清能促進腎小管細胞的Fn14表達但對TWEAK和細胞凋亡無明顯影響。另一方面，TWEAK和IFNγ在正常情況下單獨作用于系膜細胞僅有輕微的促凋亡作用，但聯合時則有明顯的協同作用［13］。

1.3 細胞增殖 機體通過調節細胞有絲分裂和凋亡的平衡精細調控腎臟細胞的數目。TWEAK在內皮細胞、上皮細胞、腫瘤細胞、祖細胞中發揮促增殖作用，也可誘導靜止的腎小管細胞增殖，在血清中有絲分裂因子的作用下這種作用可進一步放大。TWEAK還可誘導系膜細胞和足突狀細胞的增殖，可能在腎小球增生性疾病如狼瘡腎炎的發生中起一定的作用。在腎小管細胞中，TWEAK可激活細胞外信號調節激酶1/2、P38 MAPK、磷酸肌醇3－激酶/Akt和NFkB，這些信號分子共同參與TWEAK誘導的細胞增殖，阻斷其中的任一環節都可阻止腎小球的增殖［22］。在整體水平實驗中，注射外源性TWEAK的健康小鼠腎小管細胞可發生增殖效應［22］。TWEAK對腎臟細胞的雙向作用受細胞微環境調節，其誘導的細胞增殖或凋亡通過Fn14受體介導。

2 TWEAK/Fn14在腎損害模型中功能的研究

2.1 急性腎損傷 實驗條件下的葉酸誘導小鼠腎損傷模型與人類腎損傷有很多共同點，都存在腎小管細胞的凋亡，代償的腎小管細胞增生、重塑，炎癥細胞浸潤，以及慢性纖維化。葉酸誘導的小鼠腎損傷模型中，腎小管細胞表達TWEAK/Fn14上調，同時TNFα、IFNγ等多種細胞因子釋放增多［20］。急性腎損傷的細胞實驗和人體試驗表明，整體水平給予TWEAK有雙向作用。在炎癥環境中，TWEAK可能既誘導細胞凋亡，也參與腎小管細胞和祖細胞的增生及募集巨噬細胞參與損傷組織再生。在人體試驗中，靶向干預TWEAK可降低腎小管細胞多種化學因子（單核細胞化學誘導蛋白1、RANTES、CCL21）的表達，并減少巨噬細胞和T淋巴細胞的浸潤［10－11］，從而減輕腎實質及間質的炎癥，降低血清肌酐峰濃度。

很多研究已證實AKI中經典NFκB途徑的參與。有研究表明非經典NFκB途徑，包括NFκB2和RelB也可被TWEAK激活并參與AKI過程［11］。靶向干預TWEAK可阻止小管細胞非經典NFκB途徑激活，降低NFκB2/RelB基因，CCL21的表達和T細胞的募集［11］。總而言之，預先對TWEAK或Fn14進行靶向干預可以改善AKI的腎功能，減少腎小管細胞的凋亡、代償增生和間質炎癥。

2.2 ApoE敲除小鼠的高脂血癥性腎病 ApopE敲除小鼠接受富含脂肪的食物可出現自發的高膽固醇和動脈粥樣硬化。研究表明，ApoE敲除的小鼠可隨著年齡增長出現自發的腎小球損害，主要表現為腎小球系膜擴張、腎小球炎癥和腎小球硬化，高脂、高膽固醇飲食可加速這種病變［23］。接受高脂飲食的ApoE－/－腎病小鼠，給予9天中和TWEAK抗體治療可改善其腎小球和小管間質的病變。靶向干預TWEAK可降低腎臟NFkB通路的激活，減少化學因子的表達和巨噬細胞浸潤。相反的，整體水平給予TWEAK可加重腎小球和小管間質的病變。

2.3 單側腎切除后的腎臟生長 TWEAK可以促進多種細胞的增生，可能參與急性損傷時的病理性或代償性增生。在正常的老鼠腎臟，整體水平給予TWEAK促進腎小管細胞的增殖［22］。單側腎切除術后的腎臟增長主要表現為腎損害基礎之上的腎小管增生和肥大。單側腎切除術后健側腎臟的Fn14表達在數天內增高，但TWEAK及其誘導的細胞凋亡相關的炎癥因子，如TNFα和IFNγ無明顯變化［22］。整體水平給予TWEAK，可促進單側腎切除后殘留腎臟的腎小管細胞增生［22］。相反的，在TWEAK基因敲除的小鼠，殘留腎臟腎小管細胞的增生減弱。這些結果表明Fn14能夠增強細胞對TWEAK的敏感性，協同其他分裂素共同促進單側腎切除后健側腎臟腎小管細胞的增生和腎臟代償性肥大。這為臨床上急性非炎癥性腎切除后促進健側腎臟的生長提供了新的思路。

2.4 狼瘡腎炎 TWEAK對于有腎小球系膜細胞和足突狀細胞有促炎作用［13，16］，提示TWEAK/Fn14通路可能在腎小球損傷中發揮作用。在慢性移植物抗宿主病的鼠狼瘡腎炎模型中，阻斷TWEAK或Fn14能夠減輕腎小球腎炎的嚴重程度，包括蛋白尿、腎小球IgG沉積、腎臟炎癥因子表達和巨噬細胞浸潤及自身抗體產生。Fn14表達只有在腎臟固有細胞中足以促進早期炎癥反應并使蛋白尿迅速升高作為腎損害的指標，而骨髓源性細胞的Fn14表達與疾病晚期的蛋白尿和炎癥有關。腎臟固有細胞Fn14表達能夠促進腎臟炎癥細胞募集，這和細胞培養及體內研究結果一致［10，13，16］，表明TWEAK能夠誘導腎臟炎癥因子分泌及巨噬細胞趨化作用，在腎炎晚期的病理變化中發揮重要作用。

3 小 結

現有研究數據表明TWEAK/Fn14可能是腎損傷的一個治療靶點。然而其在腎損傷中發揮的功能僅在動物模型中有相關研究數據，而在人類腎臟腎臟中的功能尚無充分的研究數據。TWEAK/Fn14和高血壓、足突狀細胞損傷、腎臟蛋白尿的關系尚不明確。TWEAK/Fn14領域的新藥有待進一步開發，包括Fn14特異性拮抗劑。測定血或尿中的sTWEAK可能為評估慢性腎臟病患者的預后和狼瘡腎炎的活動性提供參考。

［1］Chicheportiche Y，Bourdon PR，Xu H，et al.TWEAK，a new secreted ligand in the tumor necrosis factor family that weakly induces apoptosis［J］.Biol Chem，1997，272（51）：32401－32410.

［2］Foster D，Parrish－Novak J，Fox B，et al.Cytokine－receptor pairing：accelerating discovery of cytokine function［J］.Nat Rev Drug Discov，2004，3（2）：160－170.

［3］Grewal IS.Overview of TNF superfamily：a chest full of potential therapeutic targets［J］.Adv Exp Med Biol，2009，64（7）：1－7.

［4］Brown SA，Ghosh A，Winkles JA.Full－length，membrane－anchored TWEAK can function as a juxtacrine signaling molecule and activate the NF－kappaB pathway［J］.J Biol Chem，2010，285（23）：17432－17441.

［5］Wiley SR，Cassiano L，Lofton T，et al.A novel TNF receptor family member binds TWEAK and is implicated in angiogenesis［J］.Immunity，2001，15（5）：837－846.

［6］Feng SL，Guo Y，Factor VM，et al.The Fn14immediate－early response gene is induced during liver regeneration and highly expressed in both human and murine hepatocellular carcinomas［J］.Am J Pathol，2000，156（4）：1253－1261.

［7］Meighan－Mantha RL，Hsu DK，Guo Y，et al.The mitogen－inducible Fn14gene encodes a type I transmembrane protein that modulates fibroblast adhesion and migration［J］.J Biol Chem，1999，274（46）：33166－33176.

［8］Winkles JA.The TWEAK－Fn14cytokine－receptor axis：discovery，biology and therapeutic targeting［J］.Nat Rev Drug Discov，2008，7（5）：411－425.

［9］Sanz AB，Sanchez－Nino MD，Ramos AM，et al.NF－kappaB in renal inflammation［J］.J Am Soc Nephrol，2010，21（8）：1254－1262.

［10］Sanz AB，Justo P，Sanchez－Nino MD，et al.The cytokine TWEAK modulates renal tubulointerstitial inflammation［J］.J Am Soc Nephrol，2008，19（4）：695－703.

［11］Sanz AB，Sanchez－Nino MD，Izquierdo MC，et al.TWEAK activates the non－canonical NFkappaB pathwayin murine renal tubular cells：modulation of CCL21.PLOS ONE，2010，5（1）：8955.

［12］Saitoh T，Nakayama M，Nakano H，et al.TWEAK induces NF－kappaB2p100processing and long lasting NF－kappaB activation［J］.J Biol Chem，2003，278（38）：36005－36012.

［13］Gao HX，Campbell SR，Burkly LC，et al.TNF－like weak inducer of apoptosis（TWEAK）induces inflammatory and proliferative effects in human kidney cells［J］.Cytokine，2009，46（1）：24－35.

［14］Nakayama M，Kayagaki N，Yamaguchi N，et al.Involvement of TWEAK in interferon gamma－stimulated monocyte cytotoxicity［J］.J Exp Med，2000，192（9）：1373－1380.

［15］Kaplan MJ，Lewis EE，Shelden EA，et al.The apoptotic ligands TRAIL，TWEAK，and Fas ligand mediate monocyte death induced by autologous lupus T cells［J］.J Immunol，2002，169（10）：6020－6029.

［16］Campbell S，Burkly LC，Gao HX，et al.Proinflammatory effects of TWEAK/Fn14interactions in glomerular mesangial cells［J］.J Immunol，2006，176（3）：1889－1898.

［17］Alderson MR，Armitage RJ，Maraskovsky E，et al.Fas transduces activation signals in normal human T lymphocytes［J］.J Exp Med，1993，178（6）：2231－2235.

［18］Potrovita I，Zhang W，Burkly L，et al.Tumor necrosis factor－like weak inducer of apoptosis－induced neurodegeneration［J］.J Neurosci，2004，24（38）：8237－8244.

［19］Michaelson JS，Burkly LC.Therapeutic targeting of TWEAK/Fnl4in cancer：exploiting the intrinsic tumor cell killing capacity of the pathway［J］.ResultsProbl Cell Differ，2009，49（2）：145－160.

［20］Justo P，Sanz AB，Sanchez－Nino MD，et al.Cytokine cooperation in renal tubular cell injury：the role of TWEAK［J］.Kidney Int，2006，70（10）：1750－1758.

［21］Nakayama M，Ishidoh K，Kojima Y，et al.Fibroblast growth factor－inducible 14mediates multiple pathways of TWEAK－induced cell death［J］.J Immunol，2003，170（1）：341－348.

［22］Sanz AB，Sanchez－Nino MD，Izquierdo MC，et al.Tweak induces proliferation in renal tubular epithelium：a role in uninephrectomy induced renal hyperplasia［J］.J Cell Mol Med，2009，13（9）：3329－3342.

［23］Buzello M，Haas CS，Hauptmann F，et al.No aggravation of renal injury in apolipoprotein E knockout mice（ApoE（－/－））after subtotal nephrectomy［J］.Nephrol Dial Transplant，2004，19（3）：566－573.

10.3969/j.issn.1673－4130.2015.03.044

A

1673－4130（2015）03－0390－03

2014－10－21）

祁昌，男，初級檢驗師，主要從事臨床檢驗基礎的研究。