RhoA/ROCK信號通路與腎臟疾病的研究進展

于珊珊，贠捷，羅珊，楚鎏慈，蘭亞可，宋立群

(1.黑龍江中醫藥大學研究生院，哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫藥大學附屬第一醫院)

近年由于越來越多研究表明RhoA/ROCK傳導途徑與多種疾病的發病機制有關，Rho相關卷曲螺旋形成蛋白激酶(ROCK)被認為是未來重要的治療靶標。在包括腎臟疾病在內的許多疾病中研究了RhoA/ROCK信號通路途徑的失調[1]。Ras同源基因家族成員A(RhoA)及ROCK介導了許多病理生理信號，包括誘導細胞骨架重組、細胞遷移、黏附、增殖分化、組織收縮和生長等多種生理功能有關。RhoA/ROCK途徑的臨床興趣有所增加[2]。目前一些研究證明RhoA/ROCK信號通路影響腎臟疾病的發生發展，但是RhoA/ROCK如何影響腎臟疾病發生的機制仍不是非常明確。本文對RhoA/ROCK信號通路與腎臟相關疾病研究進行初步總結，有助于RhoA/ROCK途徑在腎臟疾病中的進一步研究，為腎臟疾病的臨床干預提供新靶點。

1 RhoA/ROCK信號通路的概述

Rho/ROCK信號通路主要由RhoGTP酶、ROCK、肌球蛋白磷酸酶等部分構成。ROCK屬于Ras超家族，參與細胞遷移，吞噬，收縮和黏附等活動，ROCK是目前功能研究最詳細的Rho下游靶效應分子[3]。ROCK與RhoGTP酶即小G蛋白之間由ROCK接受Rho傳導來的活化信號發生激活，氨基酸位點多發磷酸化進而激活，一系列磷酸化、脫磷酸化反應在下游受到激動后依次發生。進而調節細胞的收縮、游走黏附、生長分裂等行為及功能。ROCK有兩個同工型，ROCK1和ROCK2，是絲氨酸/蘇氨酸AGC激酶家族的成員[4]。腎臟組織中ROCK主要以ROCK-1形式存在[5-6]。肌球蛋白磷酸酶是ROCK作用的一個主要底物,由肌球蛋白結合亞單位(MBS)和去磷酸化催化亞基等亞單位組成。接受Rho、ROCK的活化信號，促使肌球蛋白結合亞單位磷酸化，發生磷酸化后MLCP自身失活，不能將肌球蛋白輕鏈(MLC)脫磷酸化，進而使胞漿內磷酸化MLC水平提升，肌動-肌球蛋白交聯增加促進肌動蛋白微絲骨架的聚合[7]。

2 RhoA/ROCK信號通路與腎臟疾病

2.1 糖尿病腎病 糖尿病腎病(DKD)是終末期腎病的主要原因，尋找有效的調控途徑對本病治療具有重要意義。近年分子機制途徑的闡明代表了開發新策略的沃土。ROCK通過涉及細胞骨架重組的機制來協調許多基本的細胞過程，包括遷移，增殖和存活。基于細胞的研究中，ROCK被激活以響應與糖尿病相關的各種外部刺激，并且在1型和2型糖尿病的背景下，腎臟ROCK活性升高。實驗研究表明，ROCK的藥理或基因抑制作用可預防與糖尿病相關的腎臟組織學和功能異常[8]。Y27632和法舒地爾是最常用的藥理性ROCK抑制劑，其靶向其ATP依賴性激酶結構域，抑制ROCK活化[9]。另外，3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶抑制劑(他汀類藥物)通過干擾其香葉基香葉基和橋連[10]來防止RhoA活化，因此至少部分抑制了ROCK活性。他汀類藥物對心血管系統和腎臟的多效性保護作用涉及該機制[11]。有研究證實當RhoA/ROCK途徑暴露于糖尿病環境的腎細胞中被激活，RhoA/ROCK通路激活有助于增強的細胞外基質(ECM)、促進纖維化進程[12-13]。RhoA/ROCK與血管內皮生長因子(VEGF)[14]和血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)[15]誘導的系膜細胞中(MC)生長和膠原生成有關[16]。腎小管間質纖維化是DKD發生的重要病理結果，而腎小管上皮細胞上皮-間質轉化(EMT)是導致腎纖維化的核心機制[17]。RhoA/ROCK途徑是EMT過程中重要的細胞內信號傳導途徑[18]。ROCK抑制劑(Y27632)可以阻斷糖尿病大鼠的RhoA/ROCK途徑，改善腎小球通透性，腎血流動力學和代謝指標，延緩腎小球硬化，抑制活性氧的形成，并減少細胞外基質蛋白的沉積[19]。故RhoA/ ROCK信號通路是體內和體外治療腎纖維化誘導的2型糖尿病的重要潛在靶標[20]。Xie等[21]研究發現以法舒地爾治療抑制RhoA/ROCK活化和NF-κB核易位，可顯著降低腎臟FN，ICAM-1和TGF-β1蛋白水平，減輕NF-κB炎癥基因上調介導的DN進展。Peng等[22]研究發現應用法舒地爾抑制ROCK1，基本上抑制了腎小球內皮細胞中α-SMA的表達，降低了白蛋白尿。且在體內體外觀察到一致的變化，推測ROCK1的抑制可能是預防發展中的DN的腎小球內皮功能障礙和蛋白尿的治療策略。Rao等[23]發現抑制ROCK通路可以減輕AGEs誘導的腎小球內皮細胞黏附分子表達和炎性細胞浸潤，改善高級糖基化終末產物在糖尿病性腎病的系膜區單核細胞浸潤。高血糖誘導的內皮細胞通透性過高是DN的主要發病機制。Yin等[24]研究證實青藤堿通過抑制RhoA/ROCK信號通路，防止高血糖破壞腎內皮屏障功能，發揮強大的抗炎和腎臟保護作用。由此可見以RhoA/ROCK作為治療糖尿病的藥物作用靶點具有一定依據及療效。

2.2 高血壓腎損害 不受控制的慢性血壓升高會引發高血壓性腎病，從而導致血管，腎小管間質和腎小球受損，腎單位過度濾過/肥大，最終導致腎衰竭[25]。Ang Ⅱ或內皮素(ET)-1等上游信號激活ROCK，同時降低一氧化氮的生物利用度，有助于誘導腎小管間質纖維化，足細胞丟失和EMT[26]，后者被認為是高血壓腎病的新興機制[25]。在嚴重高血壓和心血管損害，無論是1型血管緊張素Ⅱ受體(AT1R)或內皮素系統的阻斷的轉基因大鼠模型中能夠防止腎小管間質纖維化[27-28]。腎移植受者接受鈣調神經磷酸酶抑制劑，環孢素(CsA)和他克莫司的免疫抑制治療[29]，這會導致血管收縮和腎臟鈉轉運失調。發生這種情況主要是通過腎素-血管緊張素系統活化旁邊氧化應激相關蛋白質的表達增加和減少的抗氧化劑防御[30-31]。CsA誘導的Ang Ⅱ上調增加細胞內ROCK的鈣敏感性，鈣調神經磷酸酶通過抑制肌球蛋白磷酸酶亞基靶標磷酸化而減弱了鈣調神經磷酸酶的活性。總體而言，這些發現表明，ROCK抑制可通過對比平滑肌收縮和高血壓來幫助調節鈣調神經磷酸酶及其抑制劑的作用[32-33]。李君等[34]通過對24例原發性高血壓腎損害不同階段的患者進行分組對照研究發現，早期白蛋白尿正常組患者血清TGF-β及ROCK-1濃度顯著升高，在微量白蛋白尿組升高更明顯，且兩者變化趨勢一致，提示TGF-β可能通過RhoA/ROCK信號傳遞參與了高血壓腎纖維化過程。

2.3 腎纖維化 纖維化是基質的積累，主要是膠原蛋白的積累，與正常組織被瘢痕組織所替代有關。CKD涉及腎小球硬化和腎小管間質纖維化。后者是CKD進展的更好的組織學預測因子。現在，人們普遍認為腎小管間質纖維化與糖尿病性腎病的發病機制有關，并且纖維化的程度與腎功能下降的速率相對應。高血壓是CKD的始發者[35]。肌成纖維細胞兼有成纖維細胞和平滑肌細胞的特征，是參與損傷修復和纖維化的主要細胞。肌成纖維細胞凋亡是終止修復反應及恢復組織結構和功能的關鍵。腎臟損傷通過激活RhoA/ROCK信號通路及下游信號分子,誘導肌成纖維細胞分化、增殖、收縮、遷移等行為，參與損傷修復，若肌成纖維細胞持續處于激活狀態則發生纖維化。目前尚無切實有效的抗纖維化藥物。Rho/ROCK信號通路抑制劑對纖維化疾病顯示了良好的治療效果，有必要進一步研究[36]。不管引發原因是什么，纖維化都是致病的常見途徑，會導致器官結構和功能的逐步喪失。抑制RhoA/ROCK信號通路是治療纖維化相關疾病的有效方法[37]。期望以目前成果為基礎通過對RhoA/ROCK途徑的進一步研究在纖維化調控上取得新進展。

2.4 急性腎損傷(ARF) ARF是一種常見的臨床綜合征，主要表現腎功能驟然下降及增加死亡的風險，病因主要包括腎缺血，腎毒性藥物，急性尿路梗阻，腎實質損傷，腎移植等。Wang等[38]研究發現應用法舒地爾抑制RhoA/ROCK途徑可顯著改善造影劑引起的腎髓質損害，恢復腎功能，抑制腎小管凋亡，改善氧化還原失衡和DNA損傷。這與RhoA/ROCK途徑的抗炎，抗凋亡和抗氧化作用等作用密切相關。法舒地爾是5-異喹啉磺酰胺的衍生物，它是Rho激酶抑制劑，具有廣泛的藥理作用。法舒地爾已被證明可減輕某些物質對腎臟的傷害。Xia等[39]研究發現法舒地爾可以減輕順鉑引起的腎臟損傷，主要通過調節脂質和氨基酸代謝等途徑。提示法舒地爾可用于減輕用順鉑治療的患者早期的腎臟損傷。Dolinina等[40]研究證明應用Y-27632抑制RhoA可以在急性腎梗阻早期改善腎小球通透性使其明顯升高。表明單側輸尿管梗阻誘導的通透性隨時間變化的病理生理學，其中活性氧的產生可能在早期階段起重要作用。急性腎損傷相對慢性腎損傷不但要求療效確切，同時精準掌握時間趕在時間窗內發揮最佳療效也是一項能否臨床應用的重要考察因素。

2.5 腎臟腫瘤 腎細胞癌(RCC)是泌尿系癌的三種最常見的癌癥之一。研究發現，miR-199a在RCC中的表達很低，可能作為抑癌基因來誘導腎癌的發生。Qin等[41]通過研究miR-199a在RCC的進展和轉移中的作用發現，miR-199a通過與3'非翻譯區直接結合而下調ROCK1的表達和異位表達，miR-199a過表達顯著下調了ROCK-1 mRNA和蛋白水平，ROCK1被確定為miR-199a的靶標，提示miR-199a作為潛在的新診斷和治療靶標RCC。微小RNA(miRNA)是在蛋白質編碼基因之間或嵌入其內含子中的一小段RNA。已經在癌癥組織中鑒定出許多涉及調節ROCK1和ROCK2表達活性的miRNA。特定miRNA的下調與ROCK1或ROCK2表達增加相關。由于ROCK1和ROCK2的3'UTR包含不同組的miRNA結合位點，因此它們的表達可能會受到miRNA的不同調節。Lin等[42]和Kroiss等[43]在前列腺癌中，Ueno等[44]在腎癌，Majid等[45]在膀胱癌的研究中皆證明miRNA在癌癥組織中的表達降低會導致ROCK表達活性增加，以及遷移、侵襲或增殖增加，這可以通過miRNA的過表達、ROCK抑制劑(Y27632)或ROCK1 siRNA分子對ROCK1的抑制來挽救[46-47]。除了那些與ROCK1相互作用的miRNA，在癌癥中還有與ROCK2相互作用的miRNA，癌癥組織中這些miRNA的下調導致ROCK2水平升高以及侵襲、遷移和增殖增加。ROCK抑制對腫瘤細胞侵襲和轉移的相反作用可能與癌細胞在其遷移機制中的巨大可塑性以及與細胞遷移有關的其他信號傳導途徑的激活有關[48]，ROCK信號加劇了許多關鍵的與癌癥相關的表型，這表明在癌癥治療中靶向ROCK信號可能是一個可行的選擇。盡管靶向細胞骨架是一種既定的癌癥治療策略，但靶向ROCK信號的潛力為癌癥治療提供了獨特的多方面方法[49]。

3 小結

RhoA/ROCK可以通過影響肌動蛋白細胞骨架、細胞遷移、細胞增殖等過程參與腎臟疾病的發生及發展，本文初步概述了該途徑影響糖尿病腎病、高血壓腎病、腎腫瘤，急性腎衰竭等生理病理機制。由于篇幅及參考資料所限僅對目前研究較多的幾種腎病予以總結，尚有如IgA腎病、常染色體顯性多囊腎病、狼瘡性腎炎等多種不同分型的腎病有待進一步研究。期望通過對RhoA/ROCK途徑在腎病研究中的逐漸完善，可以更加全面的剖析RhoA/ROCK信號通路在腎臟相關疾病中的機制,探索抑制或阻斷其途徑的新型藥物,將會為腎臟疾病的治療提供新的契機,開拓全新的領域。