尿酸性腎病發病機制相關信號通路研究進展

高天舒，肖愉簫，蘇曉語，李嘉琦，陳佳佳，胡偉鳳，賈昱晗，王星，4，陳真

(1.中國藥科大學藥學院，江蘇 南京 211198；2.中國藥科大學生命科學與技術學院，江蘇 南京 211198；3.中國藥科大學基礎醫學與臨床藥學學院，江蘇 南京 211198；4.江蘇文鋰生物科技有限責任公司，江蘇 句容 212415)

尿酸性腎病是最常伴隨高尿酸血癥發生的腎臟疾病。發病原因一般是嘌呤代謝紊亂導致腎間質和髓質中尿酸(uric acid,UA)及UA鹽結晶沉積過量，該作用可通過兩種路徑導致：血液中UA分泌過高，以及腎臟排泄異常降低。由此可進一步在腎小管及間質引發炎性反應，通過使淋巴細胞、單核細胞、漿細胞等浸潤及纖維化作用，使腎血流量顯著減小，最終引起多種腎損傷[1]。現代社會的發展和物質生活水平的提高也使得尿酸性腎病逐漸成為威脅人類健康的重要問題之一。以下將以不同信號通路為方向，對尿酸性腎病的發病機制進行綜述。

1 NLRP3及NLRP6炎性體信號通路

核苷酸結合寡聚化域樣受體(NOD-like receptor,NLR)蛋白3(NLRP3，也稱為NALP3)炎性小體是一種在炎癥反應機制中發揮重要作用的多蛋白復合物。對尿酸性腎病和高尿酸血癥動物模型的研究發現，尿酸性腎病和高尿酸血癥動物體內NLRP3蛋白的表達水平較健康動物明顯增加，伴隨升高的還有凋亡相關微粒蛋白(advanced synthesis & catalysis，ASC)與半胱天冬酶-1(cysteinyl aspartate specific proteinase-1，caspase-1)等。而使用別嘌呤醇等能明顯緩解疾病的藥物則能夠顯著降低相關蛋白表達水平[2-4]，說明NLRP3炎性體信號通路是尿酸性腎病炎癥主要的致病途徑之一。

NLRP3主要由3個結構域部分組成：吡啶結構域(pyridinoline，PYD)，核苷酸結合寡聚化結構域(nucleotide-binding oligomerization domain,NOD)以及富亮氨酸重復序列(leucine rich repeat，LRR)結構域。LRR接收信號刺激，能夠檢測識別多種外源性和內源性信號，從而誘導NLRP3活化。具有整齊排列結構的NLRP3蛋白寡聚體由此形成[5]，進一步參與PYD結構域與ASC蛋白之間的相互作用，最終形成NLRP3-ASC-pro-caspase-1復合物。該復合物能夠切割pro-caspase-1形成活性caspase-1，多種前體物質如白細胞介素1β前體(pro-interleukin 1β,pro-IL-1β)和白細胞介素18前體(pro-interleukin 18,pro-IL-18)受到該活性物質的作用，可被誘導轉化為成熟的白細胞介素IL-1β和IL-18。它們都能發揮免疫應答作用，并最終在腎臟中引發炎癥反應[6]，具體機制如下：IL-18和IL-1β作為兩種重要的促炎因子，吸引單核細胞、嗜中性粒細胞和淋巴細胞等其他白細胞進入腎組織，從而引起炎癥導致腎損傷。兩種促炎因子共同作用，其機制有所不同，表現為IL-1β可能誘導腎細胞產生更多的促炎介質如白細胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)等[7]；而IL-18作為一種高效的免疫調節細胞，通過干預免疫應答反應，在腎臟細胞中誘導引發炎癥[8]。Xie等[9]對腎炎小鼠模型的研究證明，通過激活NLRP3導致炎癥的途徑正是通過以上作用路徑，致使以IL-18和IL-1β為主的炎癥因子水平顯著提高，最終致使腎小管上皮細胞損傷。

對腎臟疾病患者進行臨床腎臟活檢，結果與動物模型相似，即腎臟疾病患者的腎臟中NLRP3、ASC、caspase-1等蛋白表達都明顯增多，進一步從人體的角度證明了NLRP3炎癥小體的激活可能導致臨床患者腎損傷癥狀的加重[10]。對NLRP3炎癥小體通路深入研究，探究炎癥反應的致病機制，能夠為尿酸性腎病的治療藥物的篩選和研發貢獻新的思路。

NLRP6同樣屬于NLR家族，其大體結構與其他已知NLR家族成員相似。NLRP6的結構包含N-末端吡咯烷、中央NACHT結構域(由所有NLR共享)和C-末端富含賴氨酸重復序列(LRR)結構域。LRR結構域使之與NLRP3等成員相比，具有相異的特異性識別配體[11]。至今有關NLRP6結構域的特殊作用以及其與腎臟相關疾病的研究尚不充分，隋方宇等[12]通過對具有降UA作用中藥的研究，證明了補腎利濕中藥復方降低血液中UA水平的作用機制為阻斷NLRP6-caspase-1-IL-1β炎癥信號通路，途徑與NLRP3通路相類似，因此同樣能夠起到緩解炎癥的作用。因此NLRP6作為新的NLR家族的成員，在炎癥信號通路方面發揮著重要作用，通過更加深入的研究，有可能在腎病藥物治療上提供新的靶點和思路。

2 ERK1/2通路

UA過高導致的尿酸性腎病通常表現出多種腎損傷癥狀，常通過細胞外調節蛋白激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK1/2)信號通路誘導產生病變。ERK1/2可通過多種途徑被激活，UA對其活化作用就是其中一種激活路徑。在信號傳導過程中，ERK1/2常作用為從細胞膜表面受體傳遞生物信號至細胞核的關鍵因子[13]。

UA可通過誘導還原型輔酶Ⅱ(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH)氧化酶來源活性氧(reactive oxygen species，ROS)的產生激活ERK1/2信號通路，相虹等[14]研究證明，UA能夠使系膜細胞周期蛋白cyclin D1和cyclin A2表達增多，從而引起大鼠腎小球系膜細胞(glomerular mesangial cell，GMC)增殖，過高UA水平最終引起腎小球系膜增生病變；Zhuang等[15]則發現，UA通過相同途徑激活ERK1/2通路還能夠引起間質細胞增殖，導致腎小球間質損傷；此外，2019年Zha等[16]研究者的成果顯示，高UA還可能通過ERK1/2通路對腎小管造成傷害，機制為通過ERK1/2通路誘導釋放內皮素ET-1，同時增加煙酰胺腺苷二核苷酸氧化物4(NADPH Oxidase 4，NOX4)的合成，誘發腎小管上皮間質轉化(epithelial-mesenchymal transitions,EMT)。由此可獲得啟發，未來可以此為突破口，通過多種途徑抑制ERK1/2活化，增強細胞對氧化應激的抵抗力。由此能夠進一步探索治療UA導致腎損傷的有效方法[17]。

Tang等[18]對ERK1/2通路分子水平的進一步研究則表明，微核糖核酸(miRNA)-21能夠通過激活ERK1/2提高UA水平，導致腎組織中鈣黏蛋白的表達水平降低，而α平滑肌肉作用素、轉化生長因子-1、腎組織中的結締組織生長因子等蛋白的表達水平升高，從而導致腎間質纖維化(renal interstitial fibrosis,RIF)；Liu等[19]則闡明，這種UA引起的腎間質成纖維細胞活化導致腎損傷可由siRNA抑制ERK1/2活化得到緩解。據此為從分子水平確定靶點抑制ERK1/2通路以降低UA造成的腎損傷提供了具體思路。

3 NF-κB信號通路

現有研究表明，炎性細胞浸潤作用以及前炎性細胞因子與尿酸性腎病的發病機制有著很大聯系。核因子-κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)是一種重要的轉錄因子，與炎癥介質產生、細胞增殖、外交聯和凋亡等過程有關。因此，NF-κB能夠在多種炎癥反應的信號轉導過程中發揮作用[20]。

較早時期林風平等[21]關于尿酸性腎病的研究顯示，NF-κB在尿酸性腎病的發病機制中起重要作用，可能與腎組織中NF-κB活化誘導單核細胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)表達水平提高有關。隨著對NF-κB研究的進一步深入，Zhou等[22]通過對小鼠管狀上皮細胞的研究證明，UA可激活NF-κB信號，通過UA轉運器傳輸，從而誘導腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、MCP-1和受激活調節正常T細胞表達和分泌因子(regulated upon activation normal T cell expressed and secreted factor，RANTES)mRNA以及RANTES蛋白質表達，最終引發腎臟炎癥；關于磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositide 3-kinases，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB，又稱AKT)/ NF-κB信號通路的研究表明，UA能夠活化蛋白酶激活受體2(protease activated receptor-2，PAR2)從而激活PI3K/AKT/NF-κB信號通路，使人腎小管上皮細胞-尿酸性腎病細胞模型中PAR2、PI3K、AKT、NF-κB的mRNA及蛋白表達水平升高，導致腎小管上皮細胞炎癥損傷明顯加重。因此敲減PAR2抑制PI3K/AKT/NF-κB信號通路是有效減輕HK-2細胞炎癥損傷的一種治療手段[23]。除以上炎癥反應之外，Liu等[24]在細胞水平的研究證明，UA還可通過作用活化Toll樣受體4激活TLR4/NF-κB信號通路，在腎小管上皮細胞中誘導發生EMT。由此提示了利用對TLR4/NF-κB信號通路的針對性干預能夠有效抑制該腎損傷癥狀。

4 TLRs信號通路

Toll樣受體(toll-like receptor，TLRs)是免疫系統參與活化炎癥反應的初始應答者之一，以及固有免疫中關鍵的模式識別受體。TLRs主要參與的是非特異性免疫和炎癥反應，其激活使宿主能夠識別大量病原體相關分子模式，使免疫細胞產生先天性和適性免疫應答[25]。TLRs的核心部位胞漿區與其他信號因子之間存在著某種聯系，Aderem等[26]早期研究者以此為突破口，開始研究掌握相關信號通路的作用機理。

炎癥的形成與人體對外界刺激的防御性反應有著根本性聯系。對尿酸相關疾病的研究成果將人體對尿酸誘導的關節炎具有的天然防御功能歸類為固有免疫[27]。研究人員發現，人體內的這種反應，是TLRs信號通路啟動了固有免疫，從而引發的一系列級聯反應。TLRs有許多亞型，其中與在腎有關炎癥反應的研究中，出現最頻繁的是TLR4亞型，此外還有同屬限制存在性亞型的TLR2。血尿酸生成過多或其排泄減少或嘌呤代謝異常都可能引起血液中的UA含量持續升高，導致尿酸鈉(monosodium urate，MSU)析出并沉積。Shi等[28]研究證明，MSU也能夠作用為一種內源性的信號因子，游離于細胞外時可被細胞表面的TLR2和TLR4識別，從而促使巨噬細胞內的多種轉錄因子(如NF-κB等)活化，導致更多中性粒細胞聚集。中性粒細胞通過發揮其趨化、吞噬和殺菌的作用，導致腎臟內的一系列炎癥反應[29]。

5 MAPKs信號通路

絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)是一種將信號由細胞表面向細胞核內部傳導的信號傳遞因子，Buchegger等[30]闡明，MAPK信號通路的特征為直接將細胞外的信息傳到細胞內部，而不像其他通路一樣需要依賴第二信使蛋白激酶。從生理功能角度分析，MAPK通路作用較為關鍵，是炎癥等信號轉導通路共同的交匯路徑之一[31]。

Costa等[32-33]研究者先后的研究成果證明，細胞外調節蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK1/2)、C-Jun 氨基末端激酶(C-Jun N-terminal kinase，JNK)、p38 絲裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)這三條信號轉導途徑是MAPKs信號通路最主要相關途徑。生物體內正常情況下MAPK處于靜止狀態，不會發生相關反應，一旦細胞體內因素刺激(如生長因子等)時，將信號傳遞給MAPK激酶(MAP kinase kinase，MKK)和MAPK激酶激酶(MAP kinase kinase kinase，MKKK)，從而MKK和MKKK被激活，兩者激活的表現是逐級磷酸化[34]。Jiang等[35]研究者對細胞層面的研究探索出了MAPK的一個代表性亞族ERK的具體作用機理：ERK在細胞中的磷酸化狀態有活性和無活性兩種。ERK的磷酸狀態被激活后會進入細胞核，在細胞核內發揮生理功能，激活細胞核內的有關蛋白質激活轉錄因子等，以此來調控相關基因的轉錄、翻譯的相關活性，從而參與細胞生活的多種生理過程。除ERK外MAPK還有另外3個亞族：p38、JNK和ERK5，這4個亞族的作用機理各不相同。

除此之外，易純等[36]進行了排酸護腎湯防治尿酸性腎病 MAPK 通路與尿酸相關靶點的研究，結果顯示排酸護腎組MAPKAPK-2、p38 MAPK蛋白含量明顯低于模型組，證實了MAPKs信號通路除直接作用于炎癥通路，還可以通過增加UA排泄介導尿酸性腎病發生與發展。

6 總結與展望

雖然當下對尿酸性腎病具體發病機制的研究尚不十分深入，但對于UA通過多種信號通路作用導致高尿酸血癥而誘發尿酸性腎病的研究能夠給研究者提供啟發和思路，設計新的藥物靶點，有效抑制發病相關信號通路從而發明治療尿酸性腎病的新手段有著廣闊的前景。