內(nèi)皮素1在腎小管上皮細胞轉(zhuǎn)分化中的作用機制研究進展

摘要:內(nèi)皮素1(ET-1)是重要致炎及促纖維化分子。ET-1與其受體結(jié)合后通過p38 MAPK、NF-κB、TGF-β1通路促進細胞外基質(zhì)(ECM)增多，從而誘導腎小管上皮細胞轉(zhuǎn)分化(TEMT)，進而導致腎間質(zhì)纖維化。因此，干預(yù)ET-1或逆轉(zhuǎn)TEMT可為防治腎臟纖維化開辟新途徑。

doi: 10．3969/j．issn．1002-266X．2015．38．041

文獻標志碼: A

文章編號: 1002-266X(2015)38-0097-03

基金項目:山東省中醫(yī)藥科技發(fā)展計劃項目(2011-034);山東省科技發(fā)展計劃項目(2012G0021837)。

通信作者:李偉

腎小管上皮細胞轉(zhuǎn)分化(TEMT)指腎小管上皮細胞在病理條件下向肌成纖維細胞或間充質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化的過程，而轉(zhuǎn)分化后的細胞可促進細胞外基質(zhì)(ECM)增多、沉積，是各種腎臟疾病進展到終末期腎病的共同途徑和主要病理基礎(chǔ)，也是腎小管間質(zhì)纖維化(RIF)發(fā)生過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié) ［1］。內(nèi)皮素1 (ET-1)作為重要的致炎及促纖維化因子，與其受體結(jié)合后通過各種途經(jīng)促進ECM增多、細胞增生、炎性細胞浸潤，從而誘導TEMT?，F(xiàn)就ET-1在TEMT中的作用及其機制作一綜述。

1內(nèi)皮素及其受體的結(jié)構(gòu)和分布

1．1內(nèi)皮素　內(nèi)皮素(ET)是已知作用最強和效應(yīng)最持久的內(nèi)源性血管活性因子，也是一種小分子多功能調(diào)節(jié)肽，對調(diào)節(jié)局部血流具有重要作用。目前已知的ET-1、ET-2和ET-3均為21個氨基酸組成的多肽鏈，氨基酸序列的差異導致了以上三種多肽的不同生物學效應(yīng)，其中ET-1被證實在腎臟中發(fā)揮的作用最強。

ET-1主要由腎小球血管內(nèi)皮細胞合成分泌。首先由ET-1 mRNA編碼含21個氨基酸的前導肽，形成前內(nèi)皮素原，在內(nèi)肽酶和梭肽酶作用下水解成大內(nèi)皮素(Big ET-1)，后者經(jīng)內(nèi)皮素轉(zhuǎn)換酶(ECE)水解轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓腅T-1，儲存于細胞內(nèi)的囊泡中。生理狀態(tài)下，腎臟的固有細胞可合成分泌ET-1，作用于血管內(nèi)皮細胞，參與腎血流量、腎小球濾過率調(diào)控、腎細胞功能改變及腎小管重吸收等重要功能的調(diào)節(jié)。病理情況下，除改變血流動力學作用外，ET-1還作為一種強效的炎癥介質(zhì)，在許多炎癥反應(yīng)中起重要作用。有研究證明，ET-1在炎癥早期細胞因子和趨化因子的產(chǎn)生及粒細胞和淋巴細胞的動員中有重要作用 ［2］，其升高既能促進其他炎癥介質(zhì)的釋放，如TNF、IL-1和IL-2等，還可直接活化中性粒細胞，促進白細胞黏附、聚集到炎癥部位，介導炎癥反應(yīng)。

1．2 ET受體(ETR)ET產(chǎn)生相應(yīng)的生物學效應(yīng)，需先與靶細胞的ETR結(jié)合，并與第二信使偶聯(lián)，細胞生化活動才能啟動?，F(xiàn)在已深入研究的有兩種ET受體，即A受體(ETaR)和B受體(ETbR)。其中ETaR編碼基因位于第4號染色體，包含427個氨基酸殘基序列。ETbR編碼基因位于第13號染色體，包含有442個氨基酸殘基序列。兩種受體分布部位不同，腎髓質(zhì)間質(zhì)細胞和血管平滑肌細胞以ETaR為主，皮質(zhì)及內(nèi)外髓集合管、血管內(nèi)皮細胞以ETbR為主，而腎小球及其系膜則同時有ETaR和ETbR兩種受體。

在ET三種異構(gòu)體中，ETbR與三種多肽的親和力相同，ETaR則主要結(jié)合ET-1。Simonson等 ［3］發(fā)現(xiàn)，ET-1-ETaR信號通路的激活可以使膠原沉積增加7．4倍，促進ECM增多。而唐琳等 ［4］研究發(fā)現(xiàn)，ET-1-ETaR信號通路可能通過激活腎小管上皮細胞p38 MAPK通路，從而誘導TEMT。因此，一定程度抑制ETaR誘導的TEMT作用，可能是防止TEMT發(fā)生及進展的新途徑。

2 ET-1在TEMT中的作用

近年來，大量研究資料表明ET-1與RIF密切相關(guān)。國外學者曾利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)現(xiàn)人ET-1轉(zhuǎn)基因小鼠出現(xiàn)年齡依賴的、血壓正常的明顯RIF病理學改變 ［5］。腎小管上皮細胞也可通過自分泌方式作用于自身，促進ET-1分泌、細胞增殖及擴大促纖維化效應(yīng) ［6］。田雪飛等 ［7］發(fā)現(xiàn)，在單側(cè)輸尿管結(jié)扎(UUO)大鼠模型中腎小管上皮細胞能通過旁分泌方式分泌ET-1，誘導RIF形成。然而，隨著對RIF發(fā)生機制的深入研究，越來越多的體外實驗證實了TEMT具有促進RIF發(fā)生、發(fā)展的作用，而且ET-1 在TEMT中的作用也越來越受到重視。已有學者在體外細胞實驗中發(fā)現(xiàn)ET-1可能參與了高糖誘導的TEMT ［8］。肖舟等 ［9］證明，ET-1與RIF相關(guān)，該作用可能通過調(diào)控轉(zhuǎn)分化蛋白α-SMA和E-cadherin的表達而誘導TEMT來實現(xiàn)。唐琳等 ［4］研究發(fā)現(xiàn)，ET-1呈濃度及時間依賴性誘發(fā)TEMT，而內(nèi)皮素受體拮抗劑BQ123能顯著抑制ET-1引起的上述效應(yīng)，據(jù)此推斷ET-1可能誘發(fā)TEMT的形成。

TEMT的發(fā)生涉及4個關(guān)鍵步驟，首先，腎小管上皮細胞失去極性并伴隨緊密連接蛋白(Zo-1)、E-鈣蛋白(E-cadherin)的丟失;繼而，間質(zhì)細胞標志蛋白α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)等表達增加，細胞骨架重組，導致細胞形態(tài)改變，并出現(xiàn)結(jié)構(gòu)蛋白的重組;然后，金屬基質(zhì)蛋白酶(MMP-2、MMP-9)表達增強，其抑制劑表達降低，腎小管基底膜(TBM)斷裂;進而，腎小管上皮細胞由緊密排列的鋪路石狀轉(zhuǎn)變?yōu)樗笮蔚某衫w維細胞，細胞遷移力、侵襲力增強，且能合成大量的ECM。臨床研究已證實，ET-1與其受體結(jié)合后能激活多種信號途徑，如p38 MAPK、NF-κB、TGF-β1等信號通路從而誘導TEMT的發(fā)生。

2．1 p38 MAPK通路　絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)是一類廣泛存在于哺乳動物細胞內(nèi)的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，參與細胞的生長、發(fā)育、分化、凋亡等許多生理過程，是細胞重要的應(yīng)激通路。其中，p38 MAPK是MAPK家族中的重要成員，通過影響基因的轉(zhuǎn)錄和調(diào)控，進而影響細胞的生物學行為，如細胞的存活、分化及凋亡。

高糖可通過激活p38 MAPK下調(diào)E-cadherin表達，導致TEMT ［10］。陳興無等 ［11］觀察人氣管上皮下成纖維細胞轉(zhuǎn)分化過程也發(fā)現(xiàn)，p38 MAPK信號通路可介導ET-1誘導上皮細胞轉(zhuǎn)分化。Fang等 ［12］研究發(fā)現(xiàn)ET-1能激活腎小球系膜細胞p38 MAPK，進而使ECM合成增多。唐琳等 ［4］證明ET-1可能通過激活腎小管上皮細胞p38 MAPK通路，下調(diào)E-cadherin的表達，同時上調(diào)α-SMA的表達，從而誘導TEMT。以上研究表明，ET-1可通過p38 MAPK通路誘導TEMT的形成。

2．2 NF-κB通路　NF-κB最初是從B細胞的核抽提物中發(fā)現(xiàn)的一種能與免疫球蛋白κ鏈基因的增強子κB序列(GCGACTTTCC)特異性結(jié)合的核蛋白因子，它作為調(diào)控免疫應(yīng)答、炎癥反應(yīng)、細胞分化和生成、細胞黏附等作用的轉(zhuǎn)錄因子，具有促進系膜細胞增殖，且對系膜細胞分泌多種炎癥細胞因子和化學因子起著中心調(diào)控作用。

Gomez-Garre等 ［13］研究發(fā)現(xiàn)，大量蛋白尿可以刺激近曲小管上皮細胞分泌炎癥及血管活性因子，在應(yīng)用ETaR拮抗劑后可抑制NF-κB的活化，從而抑制實驗動物的蛋白尿和腎臟損傷，可見ET-1參與了蛋白尿激活腎小管上皮細胞的NF-κB的過程。NF-κB可抑制E-cadherin蛋白表達，誘使非小細胞肺癌上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT) ［14］。低氧情況下，NF-κB能夠被激活，引起ET-1 mRNA轉(zhuǎn)錄增加，同時ET-1蛋白表達量增加 ［15］。因此，低氧引起的ET-1表達增加可能通過NF-κB信號通路。Woods等 ［16］也證明NF-κB對于ET-1基因的轉(zhuǎn)錄起重要作用?？梢?，NF-κB信號通路可能與ET-1誘導TEMT的形成有關(guān)。

2．3 TGF-β1通路　TGF-β1是一種能夠調(diào)節(jié)細胞生長分化的多肽，也是促進纖維化的重要細胞因子，其受體主要表達在腎小管上皮細胞。TGF-β1主要通過膜絲氨酸/蘇氨酸激酶Ⅰ型、Ⅱ型受體和Smad信號通路介導EMT。TGF-β1與其受體結(jié)合后活化Smad2和Smad3，再和Smad4形成復合物，繼而進入核內(nèi)調(diào)節(jié)目的基因轉(zhuǎn)錄。隨著TGF-β1劑量的增加，腎小管上皮細胞表達α-SMA的百分比逐漸增加，而表達E-cadherin逐漸減少直至消失 ［17］，表明TGF-β1具有促纖維化作用。國內(nèi)也經(jīng)大量的研究，發(fā)現(xiàn)TGF-β1可以對培養(yǎng)的人腎小管上皮細胞起到同樣的作用。TGF-β1在病理條件下可以啟動和完成腎小管上皮細胞向成纖維細胞、肌成纖維細胞轉(zhuǎn)化(TEMT)的過程。非特異性ET受體阻斷劑波生坦可以使糖尿病大鼠腎臟TGF-β1表達明顯下降 ［18］，間接表明ET與TGF-β1具有一定的關(guān)系。Simonson等 ［3］研究表明，ET-1可以誘導編碼TGF-β1的基因表達，進一步研究證實ET-1可以通過ETaR誘導TGF-β的產(chǎn)生，反之TGF-β1又可促使ET-1表達增多。TGF-β1被公認為誘導TEMT的主要活性因子，ET-1能誘導TGF-β1產(chǎn)生，然而結(jié)合目前查閱的文獻，尚未發(fā)現(xiàn)ET-1調(diào)控TGF-β1生成的信號通路的相關(guān)報道，因此ET-1與TGF-β1的關(guān)系仍需進一步研究。

3　結(jié)語

近年來，學者們正積極尋求有效防治腎間質(zhì)纖維化的手段。對腎臟纖維化過程中固有細胞行為改變及其關(guān)鍵分子調(diào)控機制的認識，為我們尋找腎臟纖維化的防治靶點提供了新思路。研究發(fā)現(xiàn)曲尼司特 ［19］、吡非尼酮和BMP-7 ［20］能夠拮抗TGF-β1誘導的TEMT，從而減輕RIF。然而針對ET-1的抗RIF治療研究較少，目前主要以RAAS阻斷劑為主。血管緊張素轉(zhuǎn)換酶Ⅱ(AngⅡ)能升高血漿中ET-1的水平，而RAAS阻斷劑能完全阻斷AngⅡ，從而對ET-1也產(chǎn)生一定的阻斷作用。纈沙坦可減少AngⅡ、ET-1在糖尿病腎組織中的表達，減輕腎小管間質(zhì)損害，延緩RIF的進展。Zhang等 ［21］研究發(fā)現(xiàn)，雙重ETR拮抗劑波生坦可以減輕肺纖維化的嚴重程度。唐琳等 ［4］發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用內(nèi)皮素受體拮抗劑BQ123能顯著抑制ET-1引起的TEMT。此外，研究發(fā)現(xiàn)中藥冬蟲夏草可明顯下調(diào)糖尿病腎病大鼠腎組織中ET-1表達，從而抑制TEMT、保護腎功能 ［9］。這些研究結(jié)果為通過干預(yù)ET-1或逆轉(zhuǎn)TEMT防治腎臟纖維化的研究開辟了新的途徑。