尾加壓素Ⅱ在糖尿病腎病發病中的作用機制研究進展

鞠麗麗，方敬愛，常沁濤

糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)是以腎小球損害為特征的1型和2型糖尿病最常見的微血管并發癥，是終末期腎病(end-stage renal disease，ESRD)的主要病因之一，其發病率逐年上升，已成為危害人類健康的危險性疾病。最近的研究表明，高達40%的糖尿病病人有發展成糖尿病腎病的風險[1-2]。尾加壓素Ⅱ(urotensin Ⅱ，UⅡ)是一種具有強烈血管收縮效應的血管活性肽，在腎臟廣泛分布。腎臟是人類和動物體內UⅡ的主要來源，UⅡ受體(UT)在腎小管中表達[3]。Tian等[4]發現UⅡ及其受體在糖尿病腎病大鼠的腎組織中高度表達，表明UⅡ參與糖尿病腎病的發生與發展。本研究就近年來UⅡ在糖尿病腎病發病機制中的研究進展進行綜述。

1 UⅡ的生物學活性

UⅡ是一種由11個氨基酸組成的血管活性肽，最初是從硬骨魚的尾骺中分離出來，隨后在不同種類的魚、兩棲動物和人類中被發現，具有從魚類到哺乳動物高度保守的環狀六肽區域，是目前發現的最有效的血管收縮劑，在小鼠模型中，UⅡ的效力分別是血清素和內皮素的660倍和16倍，最近發現UⅡ是一種新的G蛋白偶聯受體GPR-14(更名為尾加壓素受體)的配體[5-6]，該受體廣泛分布于中樞神經系統、心血管系統、腎臟、膀胱、前列腺、肝臟和腎上腺等組織，此外，UⅡ受體特別在血管平滑肌、內皮和心肌中高表達，在調節心血管內穩態方面起著關鍵作用。UⅡ和尾加壓素相關肽(URP)具有相同的環狀六肽區域，是UⅡ受體的內源性選擇性配體。尿緊張素能系統的成分包括UⅡ、URP和UⅡ受體，廣泛表達于心血管、腎臟和內分泌系統[7]。

UⅡ基因位于人類基因組1p36位，URP基因位于3q29位。URP的基因組效應最終可以通過與人UⅡ受體的結合和激活來實現[8]，UⅡ和UⅡ受體結合的特點：特異性(UⅡ受體只能與UⅡ結合)；高親和力；結合速度緩慢；UⅡ與UⅡ受體結合介導的血管收縮反應明顯慢于內皮素-1(ET-1)所介導的反應；UⅡ受體可因致病因素的影響而表現為上調和下調現象[9]。

作為一種調節因子，UⅡ在心血管疾病、代謝綜合征、急慢性炎癥、肝硬化、腎衰竭和糖尿病腎病的發病機制中起重要作用。最初大多數對UⅡ的研究都集中在心血管系統，在心血管系統中，UⅡ被視為潛在的治療調節目標，隨后發現UⅡ水平升高也與腎損害和糖尿病有關，UⅡ增加了腎臟鈉和水的排泄，并影響腎小球濾過率和尿液濃度[8]。UⅡ誘導劑量依賴性的血管收縮，這種作用主要通過細胞內鈣的動員來傳遞[10]。在人類和其他動物中，腎臟是UⅡ的主要來源，而UⅡ受體在腎小管中表達，UⅡ內源性張力的升高最近也被證明是導致大鼠腎功能惡化的原因之一[11]。

2 UⅡ與糖尿病腎病

糖尿病腎病的發病機制復雜，目前尚未完全闡明。Langham等[5]研究UⅡ及其受體在糖尿病腎病病人腎組織中的表達和定位時發現，糖尿病腎病病人UⅡ及其受體過度表達，配體基因表達增加45倍，受體表達增加近2 000倍。此外，免疫組織化學研究表明，糖尿病腎病病人活檢標本中UⅡ肽和UⅡ受體均與腎小管上皮細胞結合，而在對照組織中均未檢測到UⅡ肽和UⅡ受體。有研究發現，糖尿病腎臟中UⅡ及其受體的上調可能直接參與糖尿病腎病病人基質擴張的發病過程。UⅡ在糖尿病腎病腎臟組織中高表達，并隨著病變的加重表達增加，提示UⅡ可能在糖尿病腎病進展過程中起著重要作用[12-14]。

2.1 UⅡ與腎血流動力學 腎臟是血管活性介質的主要來源，包括血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)、前列環素(PGs)、內皮素-1、緩激肽、血栓素和UⅡ，這些化合物可以通過內分泌、自分泌或旁分泌的方式調節心血管和腎臟的動態平衡，因此，這些介質及其受體的表達、功能和調節的改變是各種心血管和腎臟疾病的病理生理機制基礎[15]。UⅡ是迄今為止發現的最強的縮血管物質，可通過促進一氧化氮(NO)的合成來發揮擴血管效應。UⅡ具體發揮哪種效應與UⅡ受體存在的部位有關，UⅡ若激活內皮細胞，UⅡ受體則發揮擴血管效應，若激活血管平滑肌細胞，UⅡ受體則發揮縮血管效應[16]。有研究發現，UⅡ對動脈和靜脈都有強烈的收縮作用，對動脈的收縮作用強于對靜脈的作用，收縮強度比既往認為的最強縮血管物質內皮素要強得多[17]。然而，吳菲等[18]研究發現，UⅡ在Dahl鹽抵抗大鼠的高鹽負荷后(類似臨床上容量超負荷而血壓正常)的血壓調節中發揮作用，具體機制可能與UⅡ對小動脈舒張作用及促進腎小管上皮細胞對鈉的排泄有關。目前UⅡ對腎動脈收縮或舒張的影響報道不一，可能取決于不同的病理狀態，有待進一步研究。

2.2 UⅡ與氧化應激 眾所周知，氧化應激是糖尿病腎病發展的重要原因，在腎臟損害發生之前，氧化劑和抗氧化介質之間存在失衡，并且氧化水平隨著疾病的進展而增加[19]。還原型輔酶Ⅱ氧化酶(NOX)，特別是NOX4和最近發現的人類亞型NOX5，是腎臟中活性氧(ROS)的重要來源[20]。高血糖與各種糖尿病相關刺激因素，包括晚期糖基化終末產物(AGEs)、AngⅡ和轉化生長因子-β(TGF-β)一起，參與增加各種NOX亞型的表達和活性，包括NOX1、NOX2、NOX4和NOX5，從而產生不必要的ROS，對腎組織造成氧化損傷[20]。在糖尿病腎病中，長期高糖狀態會使體內ROS產生過多，NOX的表達增多，機體抗氧化能力下降，其氧化還原動態平衡失衡，進而介導炎癥反應，導致腎臟腎小球內皮細胞受損，足細胞從腎小球毛細血管脫離，引起腎小球通透性增加。此外，高糖狀態還會破壞腎小管細胞基底側，導致腎小管結構損傷，同時葡萄糖的過濾增加導致腎小管的葡萄糖負載量大量增加，引起葡萄糖轉運蛋白2(SGLT2)上調。 SGLT2 在葡萄糖吸收中發揮重要作用，SGLT2 上調和近端小管葡萄糖重吸收增加可導致相關的生長因子活化，繼而產生腎小管肥大，甚至出現腎小管細胞凋亡，造成腎臟損傷[21]。Tabur等[22]研究證明血清UⅡ水平升高與早期糖尿病腎病相關，相關性分析顯示，血漿UⅡ水平與總抗氧化物(TAS)、芳酯酶、氧磷酯酶-1(PON-1)水平呈負相關，與氧化應激量(OSI)值呈正相關。多元Logistic回歸分析結果顯示，糖尿病病人微量白蛋白尿的發生與氧化應激和血清UⅡ水平有關，除血清UⅡ水平外，氧化應激增加也是早期糖尿病腎病發生的獨立危險因素，且氧化應激是導致血清UⅡ水平升高的獨立危險因素。

2.3 UⅡ與內質網應激及上皮-間充質轉化 內質網應激在糖尿病腎病的發生發展中起重要作用。糖尿病腎病的許多特征，如高血糖、蛋白尿、AGEs和游離脂肪酸的增加，都可以導致內質網應激[23]。Pang等[24]研究體內和體外UⅡ在誘導糖尿病腎病內質網應激(ER應激)和上皮-間充質轉化(EMT)中的作用，證實UⅡ可誘導糖尿病早期腎小管上皮細胞內質網應激和EMT，增加細胞外基質的產生，UⅡ在體外可能通過觸發內質網應激途徑誘導腎小管上皮細胞EMT，這可能是糖尿病腎病腎纖維化發生發展的新的致病途徑，該研究還發現內質網應激標志物葡萄糖調節蛋白78(GRP78)和C/EBP環磷酸腺苷反應元件結合轉錄因子同源蛋白(CHOP)在糖尿病腎病病人腎組織中高表達，尤其是在腎小管上皮細胞。UⅡ受體基因敲除不影響UⅡ受體基因敲除糖尿病病人UⅡ的表達，但UⅡ的作用依賴于UⅡ受體，UⅡ受體基因敲除可抑制糖尿病大鼠內質網應激、EMT的上調和細胞外基質的積累[24]。UⅡ可促進人腎小管上皮細胞(HK-2)mRNA表達和GRP78、CHOP蛋白表達，誘導體外培養的腎小管上皮細胞發生內質網應激，并且作用于HK-2細胞可明顯增加EMT標志物Alpha-SMA和FSP1的蛋白和mRNA表達，同時可抑制上皮細胞標志物E-cadherin蛋白表達，此作用可被UⅡ受體拮抗劑阻斷[24]。北京大學第三醫院腎內科研究團隊發現，糖尿病腎病腎穿刺病理切片中，UⅡ與其受體在腎小球僅有微弱表達，而在腎小管卻有很強的表達；內質網應激的分子伴侶GPR78在腎小球也僅微弱表達，而在腎小管強表達；CHOP則只存在于腎小管上皮細胞，此兩者與UⅡ的表達密切相關，與尿蛋白排泄率和腎小球硬化及間質纖維化密切相關；之后他們通過體外培養的HK-2細胞，加入不同濃度UⅡ刺激，發現HK-2細胞GRP78 mRNA及CHOP mRNA表達明顯增加，證實UⅡ確實能誘發腎小管上皮細胞內質網應激，同時，還能誘發腎小管上皮間充質轉換，且UⅡ誘發腎小管上皮細胞間充質轉換經內質網應激途徑[25]。

2.4 UⅡ與腎小管上皮細胞及細胞外基質 糖尿病腎病一個典型特征是腎小球和腎小管間質中細胞外基質(ECM)蛋白過度沉積，導致腎小球硬化和間質纖維化，這是糖尿病腎病最典型的形態學改變[26]。AGEs通過上調腎小管上皮細胞因子的表達，刺激細胞外基質的積聚，在糖尿病腎病的發病機制中發揮重要作用。已有研究表明，當血液AGEs濃度升高時，近端腎小管可重新吸收大量AGEs。AGEs可能改變腎臟的結構和功能，導致糖尿病病人腎小球高濾過、基底膜增厚、腎小球硬化和/或腎小管間質纖維化[27]。UⅡ以自分泌和旁分泌的方式促進腎小管上皮細胞的增殖和細胞外基質的合成，其作用機制包括蛋白激酶C(PKC)和細胞外信號調節激酶(ERK)1/2通路的激活，以及通過電壓依賴性Ca2+通道的Ca2+內流[27-28]。白瓊等[29]研究發現，在糖尿病腎病病人中，血、尿UⅡ水平均升高，兩者并無相關性；尿中UⅡ水平與尿中腎小管損傷標志物獨立相關，表明腎內UⅡ水平獨立于全身血循環水平，作用靶點可能在腎小管間質，但其確切的關系和致病機制尚需進一步研究。

2.5 UⅡ與腎小球系膜細胞 GMC增殖和細胞外基質積聚是糖尿病腎病的早期特征之一。Ca2+水平影響GMC增殖和細胞外基質積聚，Ca2+濃度的增加可以由細胞外Ca2+通過質膜定位的Ca2+通透通道流入細胞或從細胞內庫釋放Ca2+，或兩者兼而有之，Ca2+的變化通過調控蛋白將Ca2+敏感的信號轉導機制(如蛋白磷酸化和去磷酸化)傳播到細胞核以影響基因轉錄，從而將Ca2+的變化轉變為生物反應[30]。與許多其他類型的細胞一樣，Ca2+敏感的轉錄因子，如激活的B細胞的核因子κ輕鏈增強子，激活的T細胞的核因子，以及Ca2+/環磷酸腺苷(cAMP)反應元件結合蛋白(CREB)控制著GMC存活。鈣通道阻滯劑抑制Ca2+升高，抑制GMC增殖和細胞外基質蛋白合成[30]。UⅡ能夠促進體外高糖培養的腎小球系膜細胞纖連蛋白、Ⅳ膠原mRNA的表達[31]。張勇剛等[32]研究發現UⅡ能夠以濃度依賴的方式促進腎系膜細胞3H-胸腺嘧啶(3H-TdR)摻入增加，促進細胞增殖，該作用能夠分別被Ca2+通道阻斷劑NI、鈣調素激酶阻斷劑W7以及蛋白激酶C抑制劑H7所阻斷，提示凡影響胞漿Ca2+水平上的信號轉導途徑，即L型鈣通道、CaM-PK以及蛋白激酶C都能夠影響對 GMC的促增殖效應，即UⅡ能夠促進體外培養的大鼠腎系膜細胞GMC增殖，提示UⅡ可能在腎小球炎癥與硬化等疾病的發病過程中發揮重要作用。Soni 等[33]研究表明UⅡ誘導的Ca2+濃度升高刺激了GMC的增殖和細胞外基質蛋白的產生，而且UⅡ是由GMCs在高糖條件下合成的，高糖誘導的GMC增殖和細胞外基質蛋白積聚至少部分依賴于UⅡ介導的Ca2+信號。

3 小結與展望

UⅡ在腎臟廣泛表達，在糖尿病腎病發病過程中發揮重要作用，現已發現UⅡ可參與糖尿病腎病的氧化應激，誘導內質網應激和上皮間充質轉化，促進腎小管上皮細胞的增殖和細胞外基質的合成，促進腎小球系膜細胞的增殖。有效的、選擇性的、口服長效的跨物種UⅡ受體拮抗劑，可能為糖尿病腎病提供新的治療機會，UⅡ受體拮抗是糖尿病腎病治療的一個有吸引力的靶點，但還有待進一步的實驗研究。