維生素D及其受體通過調控NF-κB發揮保護糖尿病腎病研究進展*

劉金偉,陳 睿 綜述，韓 睿 審校

(昆明醫科大學第一附屬醫院內分泌二科，云南 昆明 650032)

隨著全球糖尿病患病率逐年增加，據統計2017年全世界有4.51 億糖尿病患者，然而到2045年將增加到6.93 億，此外約49.7%糖尿病患者未被確診[1]。ZHANG等[2]的一項薈萃分析顯示，我國2型糖尿病(T2DM)患者中DN的總體患病率為21.8%，且男性患病率高于女性。DN的病理特點是隨著病情的進展出現蛋白尿、腎小球濾過率(GFR)下降、腎小球系膜基質擴張及腎小球基底膜增厚和腎小管間質纖維化等[3]。核因子-κB(NF-κB)已被確認是一種在糖尿病患者中誘導腎臟炎癥細胞浸潤過程的關鍵轉錄因子，高血糖、晚期糖基化終產物(AGEs)、活性氧(ROS)、炎性細胞因子、血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)等均可激活NF-κB參與DN的發生發展[4-5]。目前，關于維生素D(VD)通過維生素D受體(VDR)調控α-NF-κB發揮保護DN的研究越來越多，本文就維生素D通過VDR如何調控NF-κB發揮保護DN具體機制闡述如下。

1 維生素D

人體內VD主要來源于飲食攝入及皮膚經紫外線光照2種途徑合成。從飲食或補充VD(麥角鈣化醇)及皮膚中的7-脫氫膽固醇暴露于紫外線(UVB)后產生VD3前體首先需在肝臟中被羥基化形成無生物學活性25(OH)D3，然后經腎1α-羥化酶(CYP27B1)轉化為活性代謝物1,25(OH)2D3(骨化三醇)，VD的主要作用是增強腸道鈣的吸收，并促進破骨細胞的功能，從而保持鈣、磷的穩態和骨骼健康，人體中幾乎所有組織都表達VDR，VD除了調節鈣、磷等經典作用外，研究證實也參與調節免疫反應、細胞分化、細胞凋亡等，VD缺乏與多種急性和慢性疾病的發病機制有關，包括肌肉骨骼疾病、糖尿病、癌癥、心血管等疾病；VD的主要作用是通過其核受體(nVDR)結合后與類維生素X 受體形成異源二聚(RXR)復合物，然后易位至細胞核并與作為轉錄因子的VD反應元件 (VDRE) 結合發揮作用[6-7]。VD被認為具有多種生物活性，VD及其類似物能在多方面負調節炎性反應，其中VD在保護DN的潛力備受關注，動物研究和臨床試驗都證明了糖尿病患者體內低VD與患DN風險相關，補充VD及其類似物已被證明可通過抑制NF-κB活化減少腎臟轉化生長因子-β(TGF-β)、單核細胞趨化蛋白1(MCP-1)及T細胞表達和分泌蛋白(RANTES)產生，從而減輕腎臟巨噬細胞浸潤、減少蛋白尿及減輕腎纖維化從而延緩DN進展，因此，VD的強大抗炎特性使其具有前瞻性DN的腎臟保護治療選擇[8]。

2 NF-κB與DN

2.1NF-κB NF-κB首次于1986年被發現，目前已知NF-κB與多種炎性疾病及多種類型的癌癥相關[9]。NF-κB是由5個Rel家族蛋白形成的二聚體轉錄因子，其中Rel 家族蛋白包含RelA、RelB、c-Rel、p52和p50[10]。在正常情況下，Rel/NF-κB 轉錄復合物與抑制劑(IκB)結合，以無活性狀態形式存在于細胞質中[11]。已知促炎細胞因子白細胞介素-1(IL-1 )在內的多種激動劑可激活NF-κB，IκB激酶(IKK)激活后IκB 發生磷酸化及IκB被蛋白酶體靶向泛素化和降解，從而使NF-κB 二聚體發生核異位至各種靶基因的啟動子區域中的應答元件特異性結合[12]。當暴露于細菌或其產物及蛋白誘導NF-κB 激活,激活后NF-κB調節炎性細胞因子如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)、IL-1、IL-2、趨化因子IL-8、RANTES及免疫應答重要的MHC 蛋白和細胞黏附分子ICAM、VCAME選擇素的表達[13-14]。

2.2NF-κB激活參與DN的發生 YANG等[15]研究表明，高糖環境下氧化應激產生的ROS與DN 的病因相關，NF-κB是重要的轉錄因子之一，可被DN中的高血糖和ROS激活，NF-κB激活后增強趨化因子單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1 )和細胞外基質(ECM )蛋白的表達，誘發大鼠腎小球系膜細胞(MCs)和腎小管間質單核/巨噬細胞浸潤，從而導致腎小球系膜基質積累和腎小管間質硬化，表明高糖可通過激活ROS /NF-κB途徑增強MCs增殖和MCP-1表達參與DN的發生發展。此外，KANG等[16]發現，高血糖會損害細胞中的胰高血糖素樣肽-1 受體(GLP-1R)信號傳導及下調GLP-1R 表達，導致NF-κB 和MCP-1 激活，引發腎臟炎性反應參與DN的發生發展。

核苷酸寡聚化結構域NOD樣受體(NLR)是細胞內蛋白質的一組特殊細胞，其在宿主先天性免疫應答的調節中起關鍵作用。HUANG等[17]研究表明，高葡萄糖或脂多糖(LPS)等細胞外刺激可誘導NOD1-RICK 激活NF-κB，予以NOD1 抑制劑干預后可顯著逆轉這些變化，結果表明高糖和LPS 可以通過NOD1 受體激活NOD1-RICK-NF-κB 信號通路參與DN 的發展。此外NF-κB的激活可能通過多種機制促進腎纖維化及腎臟疾病的進展，高糖環境下產生的AGEs可誘導小鼠足細胞中的NF-κB活化這是形成DN的重要特征之一[18]。因此，上述研究表明，DN高糖狀態下ROS、AGEs、NOD1等均可激活NF-κB，活化后的NF-κB增強腎臟炎癥細胞浸潤出現DN腎損傷。

3 VD抑制NF-κB發揮保護DN

3.1VD抑制NF-κB活化減輕腎臟炎性反應 VD及其類似物從多方面負調節炎性反應，通過抑制NF-κB活性從而抑制MCP-1產生減少腎臟單核/巨噬細胞浸潤、抑制TGF-β產生延緩腎纖維化及抑制T細胞表達和分泌蛋白RANTES等炎癥介質介導的腎臟損傷[19]。高糖環境刺激MCP-1產生，從而誘導腎臟單核/巨噬細胞浸潤，是DN腎損傷的重要致病因素之一。ZHANG等[20]用高糖培養的腎小球系膜細胞及鏈脲佐菌素誘導的糖尿病腎病小鼠模型表明，1,25(OH)2D3通過阻止p65/p50 與基因啟動子中NF-κB 位點的結合及穩定系膜細胞中的IkBa 蛋白抑制NF-kB 活性，顯著減弱高糖誘導的MCP-1 mRNA和蛋白水平表達，減少單核/巨噬細胞浸潤發揮腎臟保護作用。

YANG等[21]用LPS和IL-15 處理T2DM患者THP-1 單核細胞后觀察到IκB的表達顯著降低，且TLR4、NF-κBp65、IL-6、MCP-1 、IL-15 mRNA及蛋白質水平過表達，然予以1,25(OH)2D3干預后可以逆轉上述現象，但TLR4 mRNA 及蛋白質表達無明顯影響，因此表明VD在DN中的抗炎作用可能與TLR4 /NF-κBp65 信號通路相關。LIU等[22]用高糖培養的大鼠腎小管上皮細胞(NRK-52E)及鏈脲佐菌素(STZ)誘導SD大鼠糖尿病腎病動物模型表明，高糖刺激導致TLR4、MyD88mRNA 及蛋白水平均顯著過表達，而予以1,25(OH)2D3干預后TLR4、p65、MCP-1、α-SMA的mRNA 及蛋白均降低，表明1,25(OH)2D3可能通過下調TLR4-NF-κB 通路發揮DN腎保護。上述研究出現TLR4 mRNA及蛋白質不一致的原因可能與細胞種類選擇差異有關，需進一步驗證。但DN在高糖環境下NF-κB激活誘導腎臟炎癥因子浸潤，從而導致DN的進展目前已得到共識，且活性VD通過VDR抑制DN狀態下NF-κB激活減少腎臟炎性反應。目前，已有大量研究予以證實，因此可能成為活性VD發揮保護DN機制之一。

3.2VD調控NF-κB抑制血管緊張素原表達 LIU等[23]發現，腎素血管緊張素系統(RAS)激活在糖尿病腎病的進展中起重要作用，高血糖環境下腎內 RAS 激活增加糖尿病小鼠腎小管細胞凋亡。在高糖環境下RAS的激活會增加腎內Ang Ⅱ水平表達，從而導致腎小球囊內壓升高產生蛋白尿。GARAGLIANO等[24]研究發現，腎內 RAS激活的一個關鍵因素是近端腎小管細胞中血管緊張素原(AGT)的表達增加，AGT是血管緊張素肽的前體，在糖尿病動物模型中觀察到 AGT主要在腎臟近端小管中表達，此外腎近端小管細胞ROS及AGEs產生可刺激AGT的產生，因此表明高糖環境下誘導的氧化應激及AGEs產生刺激腎近端小管AGT 的表達在DN的發展過程中起關鍵作用，此外NF-κB已被證實與 AGT 啟動子結合并加速AGT表達。

DEB等[25]用高糖培養腎小球系膜細胞和足細胞24 h后發現AGT mRNA 表達升高，AGT基因啟動子中的NF-κB 位點與p65/p50相互作用，NF-κB參與了高糖誘導的腎臟中AGT的表達，且可被1,25(OH)2D3完全阻斷，表明1,25(OH)2D3過阻斷NF-κB與AGT結合活性抑制高糖誘導的AGT表達。XU等[26]予以LPS刺激小鼠足細胞觀察到TGF-β1、AGT和血管內皮生長因子(VEGF)mRNA和蛋白表達水平顯著增加,且IκB磷酸化(P-IκB)及IκB激酶磷酸化(P-IKK)顯著升高，而予以VD干預后TGF-β1和AGT mRNA表達及P-IκB和P-IKK蛋白水平均降低，表明VD及VDR可能是通過調控NF-κB抑制AGT及TGF-β1表達發揮DN腎保護作用。

3.3VD與NF-κB相互作用抑制靶基因轉錄 YI等[27]對107例2型糖尿病患者研究發現，T2DM患者外周血單核細胞中核NF-κBp65 蛋白及mRNA 表達與尿MCP-1 、RANTES 及DN的嚴重程度呈密切正相關。目前，研究已證實MCP-1 及RANTES 基因的啟動子都含有轉錄因子NF-κB 的結合位點[20,28]。MEZZANO 等[5]發現，NF-κB激活后促進腎小管上皮細胞中MCP-1、 RANTES促炎趨化因子的轉錄是DN發生發展重要過程。TAN等[29]予以單側輸尿管梗阻模型中發現腎臟大量T 細胞浸潤及TNF-α產生，予以活性VD類似物帕立骨化醇干預后顯著抑制了RANTES mRNA及TNF-α mRNA表達，然而對MCP-1 mRNA表達幾乎無影響，且用帕立骨化醇 干預人腎小管上皮細胞(HKC-8)細胞后發現帕立骨化醇既不影響IkBa磷酸化及降解，也未影響p65 NF-kB 的核異位，而是帕立骨化醇增加VDR/p65 復合物形成導致游離p65 的利用率降低，從而隔離其與順式作用元件結合的能力，抑制p65與TNF-α 誘導的RANTES 啟動子的結合發揮腎臟保護作用。

此外，研究表明KLF5基因和NF-κB具有調節細胞增殖和誘導炎癥巨噬細胞浸潤的能力。 MA 等[30]予以LPS及促炎細胞因子刺激巨噬細胞發現，KLF5與NF-κB p50亞基相互作用導致巨噬細胞中調節因子cyclin B1和Cdk1/Cdc2表達從而誘導巨噬細胞浸潤，而予以1,25(OH)2D3干預可以通過上調VDR表達并促進VDR與NF-κB的p50亞基的相互作用，減弱KLF5與NF-κB的p50基因轉錄的能力，從而減少巨噬細胞局部浸潤發揮其抗炎作用。以上結果均表明，活性VD能上調VDR表達，且上調后的VDR與NF-κB相互作用形成VDR/p65 復合物導致細胞核內游離p65降低，從而抑制p65與靶基因RANTES及KLF5等促炎趨化因子啟動子結合，減少腎臟炎性因子產生，發揮DN腎保護作用。

3.4VD抑制NF-κB核異位 FANG等[31]研究表明，在高糖環境誘導下IκBα 發生顯著降解，IκBα的降解導致IκB 與NF-κB p65 亞基分離p65 從細胞質轉移到細胞核，從而引起NF-κB活化，表明IκBα磷酸化及降解在NF-κB 活化過程中起著關鍵作用。XU等[32]用LPS誘導的腎損傷小鼠動物模型表明，予以活性VD干預后發現VDR與NF-κBp65亞基之間的物理相互作用增強，且抑制腎小管NF-κBp65亞基核易位發揮腎臟保護作用。此外，CHEN等[33]研究表明，1,25(OH)2D3可以通過與VDR結合迅速減弱TNF-α誘導的p65核易位及抑制NF-κB激活，染色質免疫沉淀(CHIP)實驗表明VDR與IκB激酶β(IKKβ)發生物理相互作用，且1,25(OH)2D3增強了這種相互作用，從而阻止NF-κB的激活，因此表明VDR通過與IKKβ 直接相互作用抑制TNF-α誘導的NF-κB 活化。無獨有偶COHEN-LAHAV等[34]用小鼠巨噬細胞實驗表明，VD通過增加IkBa mRNA的穩定性和減少其磷酸化上調IkBa，從而阻止NF-κB核易位抑制NF-κB活性。上述研究結果均表明，在DN狀態下IκBα及IκBβ發生磷酸化后隨之降解導致p65從細胞質轉移到細胞核發生核異位，然而活性VD及其受體VDR可抑制NF-κBp65亞基核易位發揮DN腎臟保護作用。

4 小 結

目前，臨床上應用RAS抑制劑、鈉-葡萄糖共轉運蛋白2(SGLT-2)抑制劑及GLP-1受體激動劑治療DN已取得顯著的療效，但仍未能阻止DN的進展。RAS抑制劑治療DN在減輕患者蛋白尿的同時也引起代償性腎素水平升高。因此迫切需要一些新的方法治療DN。近年來，VD及受體VDR發現可通過調控NF-κB延緩DN進展，包括上調IκB 阻止NF-κB核異位、抑制NF-κB活性減輕腎臟炎癥反應、調控NF-κB抑制AGT表達及VDR與NF-κB相互作用抑制靶基因轉錄等發揮保護DN作用，但其具體機制仍需進一步研究。