TGF-β1/MAPK通路在局灶節(jié)段性腎小球硬化中的作用研究進展

楊夢蝶 李亞妤

局灶節(jié)段性腎小球硬化（FSGS）的主要病理特點是局灶和節(jié)段分布的硬化性病變，近50%的患者腎臟可發(fā)生纖維化。腎臟纖維化既是FSGS的病理基礎，也是FSGS發(fā)展到終末期腎臟病的最終結果，其主要病理改變?yōu)檎ＤI單位的破壞所導致的腎小球硬化和腎小管間質纖維化。目前認為，不可逆的足細胞損傷是FSGS發(fā)病的首要因素，足細胞異常增殖和凋亡、足突廣泛融合導致腎小球濾過屏障受損，進而出現(xiàn)慢性進行性腎功能損害，最終導致腎功能衰竭。雖FSGS在1927年就有過相關報道，然至今其發(fā)病機制仍不明確。1996年，Yamamoto等[1]提出FSGS的發(fā)病與轉化生長因子-β（TGF-β）信號轉導通路有關。TGF-β是調節(jié)組織炎癥和修復的重要細胞因子，在胚胎發(fā)育、調節(jié)炎癥反應、維持人體內環(huán)境穩(wěn)態(tài)及免疫耐受中發(fā)揮重要作用，且異常的信號轉導與腫瘤、組織纖維化等疾病有關[2]。在腎臟病領域，目前發(fā)現(xiàn)TGF-β1對腎小球固有細胞的增殖、凋亡及免疫反應都有重要作用，是導致腎組織炎癥性損傷和腎臟纖維化的關鍵因子之一。絲裂素活化蛋白激酶（MAPK）位于其下游，兩者相互作用進行信息傳遞，共同促進細胞增殖、分化和凋亡。本文就TGF-β1/MAPK通路在FSGS中的作用研究進展綜述如下。

1 TGF-β1/MAPK通路的結構與功能

在哺乳動物中，TGF-β 可分為 TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3。Smads蛋白是參與TGF-β細胞內信號轉導的相關蛋白的統(tǒng)稱，其中Smad2和Smad3作為受體調節(jié)型Smad蛋白（R-Smads），與TGF-β1的信號轉導相關。R-Smads由N端的MH1區(qū)、C端的MH2區(qū)及兩者之間的連接區(qū)構成，MAPK磷酸化位點即位于連接區(qū)，是TGF-β1信號通路的關鍵平臺，也是其進行反饋調節(jié)及與其他信號通路交匯對話（cross-talk）的關鍵部位[3]。TGF-β1與MAPK相互作用使連接區(qū)磷酸化，從而促進TGF-β1誘導的基因轉錄表達，參與細胞的生長、增殖、分化和凋亡的調節(jié)。

MAPK信號轉導以三級激酶級聯(lián)（MAPKKK-map－KK-MAPK）方式發(fā)揮生物效益，其主要包括c-Jun氨基端激酶（JNK）、細胞外信號調節(jié)激酶（ERK）、大絲裂原活化蛋白激酶（BMK1）/細胞外信號調節(jié)激酶 5（ERK5）和p38 MAPK 4個亞族[4]，是傳遞細胞外信號、調節(jié)基因表達的重要中介分子，這4條通路進行“cross-talk”，與人體免疫炎癥反應及細胞的增殖、分化、凋亡密切相關。

研究發(fā)現(xiàn)，外界刺激激活MAPK通路并促進趨化因子的分泌，巨噬細胞活化、募集，介導局部炎癥反應，且該過程主要由p38 MAPK亞族介導。有臨床試驗證明，p38 MAPK抑制劑SB203580可降低某些炎癥性疾病如類風濕性關節(jié)炎及慢性阻塞性肺疾病患者體內的炎癥介質及細胞因子的分泌[5-6]。

同時，MAPK信號通路參與細胞增殖、分化和凋亡，其中ERK是細胞外信號調節(jié)酶，廣泛存在于多種細胞內，是促進細胞有絲分裂增殖、分化的主要活化因子。李冰等[7]用MAPK通路激活劑PMA激活ERK1/2通路后發(fā)現(xiàn)表皮干細胞克隆能力增強，增殖率上升；此外，在許多人類癌癥如胃癌、腦膠質瘤等腫瘤細胞實驗[8-9]中均可發(fā)現(xiàn)ERK1/2信號通路的過度磷酸化可促進腫瘤細胞異常增殖，抑制腫瘤細胞凋亡。p38通路也與促進細胞增殖、抗細胞凋亡、誘導細胞分化有關。在細胞體外實驗中，鄭人源等[10]用SB203580處理乙醛刺激的肝星狀細胞后，細胞增殖受到明顯抑制，提示p38信號通路與肝星狀細胞增殖密切相關；Fang等[11]發(fā)現(xiàn)T2-毒素通過p38 MAPK通路抑制胚胎干細胞向心肌細胞分化，表明p38通路在細胞分化中起重要作用。另外，JNK信號通路主要介導抑制細胞生長，激活細胞凋亡的相關蛋白。活化的JNK進入細胞核中，激活cjun、Elk-1等轉錄因子，并誘導FasL、TNF等死亡配體的表達，啟動死亡受體途徑，促進流感病毒A（IAV）的非結構蛋白（NS1）的表達，從而調節(jié)下游的凋亡靶基因轉錄及凋亡蛋白的表達，誘導細胞凋亡[12]。

2TGF-β1/MAPK通路與FSGS的關系

2.1 TGF-β1/MAPK通路與足細胞損傷的關系 Yang等[13]通過阿霉素誘導FSGS大鼠模型發(fā)現(xiàn)，大鼠腎臟足突融合，足細胞數(shù)量減少，TGF-β1 mRNA表達增加，提示足細胞損傷與TGF-β1的過表達密切相關。同時，Wang等[14]在動物和細胞實驗中證實，足細胞損傷、足突融合也與MAPK信號通路激活相關。被纖溶酶、血小板反應蛋白-1和腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)等激活的TGF-β1過表達，激活MAPK通路，引起MAPK磷酸化反應，MAPK通路激活導致足細胞異常增殖、損傷、凋亡。李園園等[15]用小鼠IL-17重組蛋白刺激小鼠腎足細胞后發(fā)現(xiàn)MAPK信號通路中，p38 MAPK和ERK通路的磷酸化水平明顯升高，尤其是p38 MAPK升高最明顯，提示在腎足細胞損傷過程中p38 MAPK信號通路的參與度最大，是主要信號通路。

足細胞損傷、凋亡導致足細胞有效數(shù)目減少，造成腎小球基底膜（GBM）裸露，毛細血管袢和腎小囊內靜水壓失衡，且足突牽拉作用消失，使裸露的GBM與腎小囊壁層粘連，血漿成分進入造成腎小球毛細血管袢結構毀損，從而導致FSGS的發(fā)生[16]。

2.2 TGF-β1/MAPK通路與腎小球硬化的關系 腎小球硬化的主要病理進程為腎小球固有細胞損傷凋亡及腎小球細胞外基質（ECM）沉積。在腎組織中，TGF-β1是TGF-β家族中含量最高的細胞因子，主要由腎小球系膜細胞分泌，目前認為腎小球系膜細胞過表達TGF-β1能上調ECM基因表達，促進ECM的合成、分泌和沉積，抑制ECM降解，是腎小球硬化進展的關鍵因素。Isaka等[17-18]通過脂質體轉染將TGF-β1 cDNA經(jīng)正常大鼠一側腎動脈導入腎組織，發(fā)現(xiàn)該側腎小球硬化而對側正常，并發(fā)現(xiàn)阻斷TGF-β1活性可以抑制腎小球的硬化，均提示TGF-β1與腎小球硬化密切相關。周丹丹等[19]實驗發(fā)現(xiàn)，在FSGS小鼠模型中，腎小球系膜細胞受到體外纖維化刺激，過量分泌TGF-β1，并以復合物的形式儲存于腎小球系膜基質中，隨后以可溶性形式分泌于足細胞表面，從而刺激足細胞產生Ⅳ型膠原（ColⅣ），ColⅣ mRNA表達增加，促進ECM過度合成和沉積，導致腎小球硬化。

同時，Junq等[20]實驗發(fā)現(xiàn)在腎小球硬化過程中，TGF-β1和p38MAPK之間同樣存在相互作用。p38 MAPK通路參與促進ECM分泌、沉積和腎小球硬化的細胞內信號級聯(lián)反應，在這一過程中，TGF-β1持續(xù)激活p38MAPK使其磷酸化發(fā)揮生物活性；同時p38MAPK又可反作用于TGF-β1，促進其表達，從而加劇腎小球硬化。

另外，腎小球內皮細胞是腎小球濾過膜的重要組成部分，內皮細胞受到損傷后向間質細胞轉化，即內皮間質轉化，使內皮細胞失去了細胞極性，失去與基膜的連接，獲得了較高的遷移、侵襲與抗凋亡能力等間質表型，與腎小球硬化密切相關。研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β1使Smad2和Smad3磷酸化，隨即與Smad4發(fā)生聯(lián)系，雜聚肽Smad復合體入核后通過與其他轉錄因子協(xié)同作用來調節(jié)特異基因的轉錄應答，調控內皮間質轉化的發(fā)生，并且利用TGF-β通路抑制物阻斷內皮間質轉化可能阻礙腎小球硬化進程[21]。也有研究認為，TGF-β1通過MAPK通路誘導內皮細胞增殖而促進內皮間質轉化[22]。

2.3 TGF-β1/MAPK通路與腎小管間質纖維化的關系 腎小管間質纖維化的主要病理改變是腎間質成纖維細胞的增生及多種原因引起的ECM在腎間質的沉積和不恰當分布。研究證明，血流動力學障礙、損傷和炎癥導致致纖維化因子的激活是腎小管間質纖維化的主要原因。目前研究認為TGF-β1是最重要的促纖維化和ECM沉積的細胞因子，其可活化成纖維細胞，誘導纖維連接蛋白和膠原基質的產生，與纖維化形成密切相關[23]。而MAPK通路作為人體內最重要的炎癥和細胞內信息傳遞通路，在腎小管間質纖維化進程中起重要作用，其中p38 MAPK信號通路是經(jīng)典途徑。Gao等[24]研究發(fā)現(xiàn)在大鼠單側輸尿管梗阻（UUO）模型中，p38 MAPK在腎間質成纖維細胞中顯著磷酸化，并且用p38α抑制劑處理后，大鼠腎間質ColⅣ沉積減少，小管間質纖維化程度明顯降低，證實p38 MAPK在腎小管間質纖維化過程中發(fā)揮重要作用。張新志等[25]也在實驗研究中發(fā)現(xiàn)，在UUO模型中，腎間質的p38 MAPK磷酸化而參與介導TGF-β1的表達，激活TGF-β1的致纖維化活性，而高表達的TGF-β1后期持續(xù)活化p38 MAPK，兩者相互作用共同促進腎小管間質纖維化。

此外，腎小管上皮細胞-間充質細胞轉分化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）在腎小管間質纖維化中起重要作用，這一過程主要依靠ERK1/2通路實現(xiàn)。ERK1/2通路被血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）激活，引起腎小管上皮細胞增生肥大，誘導其凋亡及表型轉化[26]。小管上皮細胞去分化并通過腎小管基底膜進入間質，轉分化成能夠合成并增加ECM沉積的肌成纖維細胞表型，最終上皮細胞被間充質細胞和纖維瘢痕組織所取代，加劇腎小管間質纖維化[27]。實驗發(fā)現(xiàn)，在高糖引起的大鼠腎小管上皮細胞損傷中，抑制ERK活性可以減少EMT的發(fā)生[28]。Zhou等[29]在5/6腎切除大鼠腎小管上皮細胞中發(fā)現(xiàn)，Erbin蛋白表達升高可抑制TGF-β1刺激的ERK信號轉導并可部分逆轉EMT過程。同時，在熱休克蛋白（heat shock protein，HSP）47通過TGF-β1通路致腎臟纖維化實驗中發(fā)現(xiàn)，抑制JNK信號轉導同樣可以減輕TGF-β1相關的腎纖維化，證實JNK通路也參與腎小管間質纖維化進程，且JNK通路主要介導TGF-β1誘導腎小管上皮細胞凋亡而導致腎小管損傷[30]。

3 小結和展望

TGF-β1/MAPK通路與腎臟疾病密切相關，特別是與足細胞損傷及腎臟纖維化的相關性已引起眾多學者關注，但其是否參與FSGS發(fā)病過程尚有待明確。FSGS是成人特發(fā)性腎小球疾病的常見類型之一。據(jù)報道，F(xiàn)SGS發(fā)病率在過去20～30年間增加了3～13倍，并且進展迅速，常在病程5年內進展至終末期腎臟病，嚴重影響患者的生活質量，給家庭及社會帶來嚴重的經(jīng)濟負擔。故探究TGF-β1/MAPK通路與FSGS的相關性，及該通路可否作為FSGS相關藥物的作用靶點對FSGS的診治有重要臨床意義。