PTEN/NF-κB信號通路在腎臟疾病中的研究進展

陳文熙，文青，李智恒，蔡雪妮，嚴(yán)瑞

(貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院腎內(nèi)科，貴陽 550004)

腎臟疾病是臨床常見疾病，其早期起病隱匿，未經(jīng)治療的腎臟疾病大多轉(zhuǎn)化為慢性腎臟病[1]。腎臟疾病一旦進入了腎功能不全期，均會緩慢進展，并導(dǎo)致不可逆的腎單位丟失、終末期腎病和心血管并發(fā)癥甚至死亡。其中，導(dǎo)致慢性腎臟病進展的因素包括腎實質(zhì)細(xì)胞損失、慢性炎癥、纖維化等。細(xì)胞焦亡是一種伴隨炎癥因子大量釋放的程序性炎癥性細(xì)胞死亡方式，多項研究表明，其參與多種腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展過程[2-4]。細(xì)胞焦亡可以分為依賴胱天蛋白酶1的經(jīng)典途徑和依賴胱天蛋白酶4/5/11的非經(jīng)典途徑，兩者最終均形成核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3，NLRP3)炎癥小體，其切割胃泌素D(gasdermin D，GSDMD)產(chǎn)生的GSDMD 活性N端結(jié)構(gòu)域能介導(dǎo)細(xì)胞膜溶解，最后產(chǎn)生并釋放白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1β，導(dǎo)致細(xì)胞焦亡[5]。有文獻報道，抑制核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)可降低 GSDMD的轉(zhuǎn)錄和活化，從而抑制NLRP3炎癥小體激活介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡[6]。另有研究表明，人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因(phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome ten gene，PTEN)的脂質(zhì)磷酸酶活性可以抑制NF-κB的激活[7]。由此推斷，GSDMD受到NF-κB的調(diào)控，而NF-κB可被PTEN調(diào)控。隨著研究的深入發(fā)現(xiàn)，PTEN在多種腎臟疾病中有重要作用[8-9]。但如何通過調(diào)控PTEN/NF-κB信號通路對腎臟疾病進行干預(yù)，目前尚未闡明。現(xiàn)就PTEN/NF-κB信號通路在腎臟疾病中的研究進展予以綜述。

1 PTEN/NF-κB的功能與聯(lián)系

PTEN是一種新發(fā)現(xiàn)的抑癌基因，位于10q23.3，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為515 kb信使RNA。其屬于蛋白酪氨酸磷酸酶基因家族成員，是目前發(fā)現(xiàn)的唯一具有雙特異磷酸酶活性的抑癌基因。PTEN蛋白在細(xì)胞生長、凋亡、黏附、遷移、浸潤等方面具有重要作用。同時，PTEN還具有抑制細(xì)胞焦亡、改善炎癥反應(yīng)的潛力，并通過其他機制在糖尿病、肝臟疾病、癌癥、自身免疫性疾病、心血管系統(tǒng)疾病中發(fā)揮重要作用[10]。NF-κB家族成員與反轉(zhuǎn)錄病毒癌蛋白v-Rel在結(jié)構(gòu)上有同源性，因此將它們歸類為NF-κB/Rel蛋白。在哺乳動物中該家族有5種蛋白：RelA(p65)、RelB、c-Rel、NF-κB1(p50)和NF-κB2(p52)。它們的N端有高度保守Rel同源區(qū)，Rel同源區(qū)由N端結(jié)構(gòu)域和C端結(jié)構(gòu)域連接而成，在C端結(jié)構(gòu)域上有一個核定位序列，負(fù)責(zé)與DNA結(jié)合、二聚體化和核易位。NF-κB蛋白最早由Pomerantz和Baltimore[11]發(fā)現(xiàn)，該蛋白家族可通過選擇性結(jié)合在B細(xì)胞κ輕鏈增強子上，從而調(diào)控多種基因的表達。NF-κB是調(diào)節(jié)細(xì)胞炎癥反應(yīng)、免疫應(yīng)答等過程的關(guān)鍵分子。而NF-κB的錯誤調(diào)節(jié)則可能導(dǎo)致自身免疫病、慢性炎癥及癌癥的發(fā)生。研究表明，NF-κB被激活后，即通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑啟動一系列級聯(lián)反應(yīng)，促進多種細(xì)胞因子、黏附因子、化學(xué)因子和生長因子等表達[12]。

Chiao和Ling[13]提出，PTEN缺失和Kras突變通過改變胞內(nèi)磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphoinositide-3-kinase，PI3K)調(diào)節(jié)，激活NF-κB，并上調(diào)下游細(xì)胞因子基因，共同促進胰腺癌的發(fā)展。而趙寶霞等[14]用PTEN抑制劑BPV(Bisperoxovanadium)處理Bmi-1-干擾小RNA轉(zhuǎn)染的細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)，其可恢復(fù)NF-κB的活性，提示PTEN可能參與NF-κB活性的調(diào)節(jié)。Wang等[15]研究表明，替米沙坦可通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ/PTEN途徑抑制NF-κB介導(dǎo)的促炎細(xì)胞因子的表達。Man等[16]用NF-κB亞基p65轉(zhuǎn)染細(xì)胞，并通過檢測p65核蛋白表達水平來測量NF-κB活化，結(jié)果表明，NF-κB p65的過表達可顯著降低PTEN的表達，并提出泛素特異性蛋白酶13通過去泛素化穩(wěn)定PTEN蛋白，而NF-κB很可能通過負(fù)調(diào)控泛素特異性蛋白酶13導(dǎo)致PTEN表達減少。Mayo等[17]提出，PTEN的下調(diào)是最大限度激活NF-κB的充分必要條件。Yin等[18]探討了RAW264.7細(xì)胞中PTEN調(diào)節(jié)脂多糖誘導(dǎo)Toll樣受體4(Toll-like receptor 4,TLR4)信號通路的潛在機制，證明PTEN作為脂質(zhì)磷酸酶，可以通過去磷酸化來拮抗PI3K/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，進而調(diào)節(jié)NF-κB的激活。Chatterjee等[19]提出，PTEN的脂質(zhì)和蛋白磷酸酶活性均可調(diào)節(jié)NF-κB的表達。其中，PTEN的蛋白磷酸酶活性降低了NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性，抑制了NF-κB的核定位。而PTEN的脂質(zhì)磷酸酶活性可以特異性地抑制Akt活化，從而抑制NF-κB激活。通過上述研究推斷，PTEN與NF-κB可能存在相互抑制作用，但PTEN/NF-κB信號通路影響腎臟疾病進展的機制目前尚未完全闡明。

2 PTEN/NF-κB信號通路參與腎臟疾病的進展過程

PTEN/NF-κB信號通路參與多種急慢性腎臟病的發(fā)病過程，但其在不同的腎臟疾病中的作用并不完全相同，調(diào)控的機制也有區(qū)別。目前，PTEN/NF-κB信號通路主要與以下幾種腎臟疾病的發(fā)病過程相關(guān)。

2.2PTEN/NF-κB信號通路與狼瘡性腎炎(lupus nephritis，LN) LN是系統(tǒng)性紅斑狼瘡最重要的致殘和致病因素。Wu等[28]提出，在LN患者組織樣本中，PTEN的表達減少。而Cui等[29]在體內(nèi)及體外研究中發(fā)現(xiàn)，miR-198通過減少PTEN的表達促進系統(tǒng)性紅斑狼瘡進展。Zhang等[30]提出，LN小鼠中磷酸化NF-κB p65表達明顯增多，且NF-κB p65促進了LN的進展。Sun等[31]研究表明，補體1q通過抑制NF-κB通路，改善了炎癥和巨噬細(xì)胞浸潤，減少了LN小鼠腎臟組織的系膜細(xì)胞增殖。牛磺酸是一種有機氨基酸，是膽汁的主要成分，有研究者提出，它可以通過失活NF-κB通路減輕LN小鼠的損傷[32]。因此推測，NF-κB的激活可促進LN的進展。Feng等[33]提出，HMGB1參與LN的發(fā)病機制，其通過細(xì)胞周期蛋白D1/細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶4/p16系統(tǒng)上調(diào)小鼠系膜細(xì)胞的增殖，表明PTEN的過表達通過抑制HMGB1抑制系膜細(xì)胞的增殖，改善LN；同時，阻斷NF-κB也可抑制細(xì)胞周期蛋白D1的激活，從而減弱HMGB1誘導(dǎo)的系膜細(xì)胞增殖。以上研究表明，在LN發(fā)病過程中，PTEN表達減少、NF-κB激活，當(dāng)逆轉(zhuǎn)這種改變時則可以改善LN。目前LN仍無法治愈，主要治療目的是緩解癥狀、避免復(fù)發(fā)、挽救腎功能。而干預(yù)PTEN/NF-κB信號通路可能為LN的治療帶來新希望。

2.3PTEN/NF-κB信號通路與腎癌 腎臟疾病和癌癥之間的關(guān)聯(lián)較為復(fù)雜。慢性腎臟病患者罹患癌癥的概率增加，且癌癥和癌癥治療均可能導(dǎo)致腎臟功能受損[34]。PTEN/NF-κB信號通路被發(fā)現(xiàn)參與多種腫瘤的進展，如胰腺癌、前列腺癌[35-36]。近年來，在腎癌中也發(fā)現(xiàn)了該信號通路的參與，如Kumar等[37]發(fā)現(xiàn)，腎細(xì)胞癌中NF-κB信號通路增加，PTEN和哺乳動物雷帕霉素靶蛋白的基因發(fā)生突變，兩者共同促進了腎細(xì)胞癌的發(fā)生。Bera等[38]發(fā)現(xiàn)，miR-21在腎腫瘤中的表達顯著增加，其在腎癌細(xì)胞中靶向抑制PTEN，并通過NF-κB依賴性轉(zhuǎn)錄控制細(xì)胞周期蛋白D1的表達促進腎癌細(xì)胞的增殖。而Chen等[39]研究指出，在腎癌組織中環(huán)狀RNA C3P1通過調(diào)節(jié)miR-21/PTEN軸并失活PI3K/Akt和NF-κB信號通路來抑制腎癌細(xì)胞的生長、遷移和侵襲。Spirina等[40]通過研究原發(fā)性腎癌腫瘤組織和轉(zhuǎn)移組織中的細(xì)胞內(nèi)信號代謝產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)PTEN在腫瘤轉(zhuǎn)移部位的表達減少，而提示腫瘤轉(zhuǎn)移的一些指標(biāo)(如NF-κB p50、NF-κB p65)表達增多。同時該研究還指出，PTEN在腎癌的發(fā)生和發(fā)展中起抑癌作用，而NF-κB p50、NF-κB p65可能起促進腫瘤進展的作用。可見，PTEN作為一種抑癌基因，可以抑制腫瘤的發(fā)展，而NF-κB通過促進癌細(xì)胞的生長、遷移和侵襲起著促進腫瘤進展的作用。

2.4PTEN/NF-κB信號通路與糖尿病腎病(diabetic nephropathy,DN) DN是糖尿病最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，也是導(dǎo)致糖尿病患者生存質(zhì)量下降的主要原因之一。DN起病隱匿，臨床早期主要表現(xiàn)為腎小球濾過率升高，隨后出現(xiàn)微量白蛋白尿，一旦出現(xiàn)顯性蛋白尿，病情多持續(xù)進展，最后發(fā)生腎小球硬化并最終發(fā)展為終末期腎衰竭[41]。DN發(fā)展至慢性腎衰竭，預(yù)后一般較其他病因?qū)е碌穆阅I衰竭更差，故應(yīng)在糖尿病早期進行干預(yù)，以延長患者生存時間，改善生活質(zhì)量。高血糖是DN發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵因素，而高血壓和其他代謝紊亂(高脂血癥等)是重要的加重因素，均應(yīng)受到重視。近年慢性炎癥和胰島素抵抗引起了學(xué)者的關(guān)注。有學(xué)者提出，慢性持續(xù)存在的微炎癥反應(yīng)以及固有免疫系統(tǒng)的激活參與了2型糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展過程；且在DN患者腎臟組織中，炎癥反應(yīng)標(biāo)志物及促炎細(xì)胞因子(C反應(yīng)蛋白、IL-1、腫瘤壞死因子-α等)水平顯著升高[42]。既往研究表明，細(xì)胞焦亡引起的炎癥和細(xì)胞損傷與DN進展、腎纖維化、腎小球硬化和腎小管損傷密切相關(guān)[43]。而某些降血糖藥可發(fā)揮抑制細(xì)胞焦亡的作用，有研究報道了一些靶向抑制細(xì)胞焦亡的潛在途徑，該途徑可在體內(nèi)或體外模型中有效抑制腎細(xì)胞發(fā)生焦亡并減輕腎損傷[44-46]。Wang等[6]通過研究糖尿病小鼠模型和高糖培養(yǎng)的人腎小管上皮細(xì)胞(HK-2細(xì)胞)，發(fā)現(xiàn)抑制TLR4/NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)可以逆轉(zhuǎn)高葡萄糖環(huán)境中GSDMD-NT表達的增加，同時抑制IL-1β的釋放，進而減輕腎損傷。Cheng等[47]通過高脂飲食/鏈脲佐菌素注射誘導(dǎo)糖尿病小鼠，發(fā)現(xiàn)小鼠腎臟足細(xì)胞中胱天蛋白酶11的表達水平顯著升高，GSDMD的裂解顯著增加，并伴隨足細(xì)胞中nephrin和podocin蛋白的表達減少，足細(xì)胞足突的損失和融合，炎癥細(xì)胞因子(NF-κB、IL-1β、IL-18)水平升高，而敲除胱天蛋白酶11或GSDMD可減輕糖尿病小鼠的上述改變，表明NF-κB可能通過調(diào)節(jié)GSDMD參與DN進展。研究表明，PTEN具有脂質(zhì)磷酸酶及和蛋白磷酸酶的雙重活性，在DN中參與了炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)過程，同時PTEN的脂質(zhì)磷酸酶活性可以抑制NF-κB的激活[7]。Feng等[48]研究顯示，Blnc1在DN患者的血清、鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的DN模型和高糖誘導(dǎo)的HK-2細(xì)胞中均有高表達，且抑制Blnc1可通過核轉(zhuǎn)錄因子紅系2相關(guān)因子2/血紅素加氧酶1和NF-κB信號通路顯著減輕腎纖維化、炎癥和氧化應(yīng)激。有證據(jù)表明，在DN小鼠實驗?zāi)Ｐ椭校せ頝F-κB可促進巨噬細(xì)胞浸潤[49-50]。Kim等[51]研究發(fā)現(xiàn)，NF-κB抑制劑雷公藤紅素能明顯改善db/db小鼠腎臟功能和結(jié)構(gòu)變化，胰島素抵抗，并抑制促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生。這些研究表明，抑制NF-κB信號通路可能是治療2型糖尿病和DN的新方法。Chen等[52]研究指出，腎炎康復(fù)片主要通過抑制NF-κB的蛋白表達來改善腎臟炎癥、減輕腎功能不全。以上研究表明，通過干預(yù)PTEN/NF-κB信號通路改善疾病的進展對DN患者具有重要意義，這可能成為治療DN的重要突破口。

3 小 結(jié)

PTEN的過表達可以抑制LN的發(fā)展，并在腎癌的發(fā)生和發(fā)展中起抑癌作用，同時PTEN還可通過抑制細(xì)胞焦亡參與DN中炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)過程，但在敗血癥誘導(dǎo)的AKI中，PTEN可能起到促進疾病進展的作用，總之PTEN在多種腎臟疾病模型中表現(xiàn)出顯著的保護作用。而NF-κB激活可以促進馬兜鈴酸誘導(dǎo)的AKI小鼠腎臟炎癥浸潤加劇和腎纖維化，且NF-κB激活還參與了LN系膜細(xì)胞增殖過程；在腎腫瘤發(fā)病過程中，NF-κB p50、NF-κB p65可能起到促進腫瘤進展的作用。NF-κB的激活可能通過產(chǎn)生大量的GSDMD-NT促進DN的腎纖維化、炎癥和氧化應(yīng)激，可見NF-κB激活在腎臟疾病中起著促進疾病進展的作用，而抑制NF-κB起到保護腎臟的作用。目前，多個不同機制的NF-κB抑制劑(腎炎康復(fù)片、雷公藤紅素、香芹酚等)正處于臨床前研究和臨床試驗階段。PTEN與NF-κB之間存在緊密聯(lián)系，PTEN抑制劑可以恢復(fù)NF-κB的活性，而NF-κB p65的過表達則可顯著降低PTEN的表達，提示兩者可能存在相互抑制作用，但目前關(guān)于PTEN/NF-κB信號通路在腎臟疾病中的研究較為局限，具體的相互調(diào)節(jié)機制仍未完全明確。未來需進一步研究PTEN/NF-κB信號通路在其他類型腎臟疾病中的作用，從而為腎臟疾病的早期診斷、預(yù)后評估以及靶向治療提供新思路。