細(xì)胞因子與腎間質(zhì)纖維化相關(guān)性的研究進(jìn)展

鄭鐵騎，邢翔飛

(1三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北宜昌443000；2三峽大學(xué)人民醫(yī)院)

細(xì)胞因子與腎間質(zhì)纖維化相關(guān)性的研究進(jìn)展

鄭鐵騎1，邢翔飛2

(1三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北宜昌443000；2三峽大學(xué)人民醫(yī)院)

在腎間質(zhì)纖維化(RIF)過程中細(xì)胞因子具有重要作用，影響間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化的發(fā)生、細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生和積聚，如生長因子、炎性細(xì)胞因子、趨化因子。這些細(xì)胞因子相互作用形成細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)，共同影響RIF的發(fā)生、發(fā)展。對細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)在RIF的發(fā)生、發(fā)展過程中的調(diào)控作用及其相互關(guān)系進(jìn)行分析，可為探討RIF發(fā)病機(jī)制及治療方法提供新思路。

腎間質(zhì)纖維化；細(xì)胞因子；生長因子；炎性細(xì)胞因子；趨化因子；細(xì)胞外基質(zhì)；間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化

腎間質(zhì)纖維化(RIF)是慢性腎臟疾病(CKD)進(jìn)行性發(fā)展的重要病理基礎(chǔ)，涉及到腎小管上皮及間質(zhì)的損傷、細(xì)胞因子和炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生、炎性細(xì)胞的浸潤、成纖維細(xì)胞的增殖、細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的積聚等相互關(guān)聯(lián)的過程。按病理進(jìn)程可分為細(xì)胞損傷和激活、促纖維化形成的信號傳遞、纖維化形成及腎功能損害四個階段，是各種慢性腎臟疾病發(fā)展為終末期腎衰竭(ESRD)的最終共同結(jié)果。在RIF進(jìn)程中細(xì)胞因子發(fā)揮著重要的調(diào)控作用，既能促進(jìn)纖維化形成，又有抑制纖維化的作用，甚至在RIF晚期參與腎組織修復(fù)。現(xiàn)將細(xì)胞因子與RIF相關(guān)性的研究進(jìn)展綜述如下。

1 生長因子

1.1 轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1) TGF-β1是致纖維化細(xì)胞因子中最重要、最強(qiáng)效的細(xì)胞因子，TGF-β1通過正常的Smad途徑及非經(jīng)典的Smad途徑(RhoA、ERK、p38 MAPK、JNK、Wnt/β-catenin等)，可發(fā)揮活化炎性細(xì)胞、介導(dǎo)炎癥反應(yīng)、促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化(EMT)、刺激ECM過度合成和聚積，還可以通過介導(dǎo)多種細(xì)胞因子的致纖維化作用，多種途徑共同促進(jìn)RIF的發(fā)生。TGF-β1促進(jìn)ECM成分(纖維連接蛋白、層粘連蛋白、蛋白多糖及膠原) 的合成，減少ECM降解酶合成及增加降解酶抑制劑的合成。TGF-β1能促進(jìn) ECM 受體-整合素的合成，增加細(xì)胞基質(zhì)之間的相互作用，并刺激金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMP)的表達(dá)，下調(diào)ECM降解，最終導(dǎo)致ECM合成和分解不平衡[1]。TGF-β1能夠誘導(dǎo)上皮細(xì)胞分化，刺激成纖維細(xì)胞增殖并轉(zhuǎn)分化為肌成纖維細(xì)胞。完全分化的腎小管上皮細(xì)胞失去上皮細(xì)胞特性，E-鈣黏蛋白及細(xì)胞角蛋白表達(dá)降低，并獲得間充質(zhì)特性，表現(xiàn)為細(xì)胞形態(tài)改變、α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)與膠原蛋白表達(dá)增加及遷移能力增強(qiáng)[2]。最新的證據(jù)表明，腎小管上皮細(xì)胞去極化和參與纖維化的基因表達(dá)可以驅(qū)動RIF，而不需要經(jīng)歷表達(dá)α-SMA完整的過渡到肌成纖維細(xì)胞[3]。TGF-β1在EMT進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。Xavier等[4]研究發(fā)現(xiàn)，特異性消耗內(nèi)皮細(xì)胞TGF-β1可抑制EMT和減輕小鼠RIF癥狀。通過抑制TGF-β1的下游信號通路Rho/ROCK，可以有效降低腎臟炎癥及纖維化的發(fā)生[5]。因此，抑制TGF-β1的表達(dá)或抑制其生物學(xué)活性，減少TGF-β1特異性受體的產(chǎn)生及阻斷TGF-β1介導(dǎo)的信號通路成為目前治療RIF的重要研究方向。

1.2 肝細(xì)胞生長因子(HGF) HGF是一種重要的抗纖維化因子，通過促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞的有絲分裂，誘導(dǎo)上皮細(xì)胞遷移，影響細(xì)胞增殖和分化，參與腎小管的修復(fù)與再生。HGF通過ERK-1/2途徑阻斷TGF-β1/Smad信號傳導(dǎo)，減少成纖維細(xì)胞的活化，抑制由TGF-β1誘導(dǎo)的α-SMA和Ⅰ型膠原的表達(dá)，抑制ECM的過度積聚[6]。張彩云等[7]發(fā)現(xiàn),持續(xù)的高糖刺激會降低人近曲小管上皮細(xì)胞的活性，加入一定量的外源性HGF可以減輕高糖刺激引起的細(xì)胞凋亡，增加上皮細(xì)胞增殖，同時可以通過抑制TGF-β的表達(dá)減輕RIF。Nakamura等[8]發(fā)現(xiàn),高濃度的HGF通過激活HGF/c-Met信號通路，可減少脂多糖誘導(dǎo)的腎損傷，減少腎臟慢性炎癥和RIF的發(fā)生。目前研究認(rèn)為,在RIF過程中，TGF-β和HGF在調(diào)控腎小管上皮細(xì)胞增殖和凋亡以及在腎組織重新修復(fù)與腎纖維化的平衡關(guān)系中起著顯著的作用。

1.3 血小板衍生生長因子(PDGF) PDGF能促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞和單核細(xì)胞遷移、增殖，調(diào)節(jié)炎性細(xì)胞因子的釋放，發(fā)揮重要的促纖維化作用。PDGF通過刺激TGF-β1、CTGF等細(xì)胞因子的表達(dá)促使肌成纖維細(xì)胞增生，增加ECM積聚并抑制其降解。血小板源生長因子C(PDGF-C)通過PDGF-α受體作用于人成纖維細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞，PDGF-C可促進(jìn)腎臟成纖維細(xì)胞分泌CCL2、CCL3等趨化因子，使各種炎癥細(xì)胞向病變部位聚集，加重腎間質(zhì)慢性炎癥浸潤及炎性細(xì)胞因子生成。而抗PDGF-C治療能使CCL-2、CCL-5分別下降85%和75%，減少白細(xì)胞浸潤和抑制炎癥反應(yīng)[9]。

1.4 結(jié)締組織生長因子(CTGF) CTGF是一種促纖維化細(xì)胞因子，作為TGF-β1的下游信號介質(zhì)協(xié)同TGF-β1促進(jìn) ECM沉積和EMT發(fā)生。TGF-β1可誘導(dǎo)多種細(xì)胞分泌CTGF，而CTGF又作用于相關(guān)細(xì)胞，參與TGF-β1對這些細(xì)胞的促增生和ECM合成作用[10]。CTGF可上調(diào)系膜細(xì)胞中纖維連接蛋白(FN)、Ⅰ型、Ⅳ型膠原及纖溶酶原激活物抑制因子的表達(dá)，能刺激成纖維細(xì)胞的活化和增殖，并誘導(dǎo)EMT[11]。CTGF能通過內(nèi)皮細(xì)胞的整合素受體發(fā)揮其趨化作用，能促進(jìn)多種ECM成分及纖維連接蛋白、層黏連蛋白的產(chǎn)生，抑制 ECM的降解。劉洋等[12]在成纖維細(xì)胞中檢測出CTGF mRNA 的表達(dá)與炎癥期相比明顯升高，高表達(dá)的CTGF 可以促進(jìn)細(xì)胞的遷徙、增殖以及基質(zhì)產(chǎn)生，同時也促進(jìn)纖維化。腎臟纖維化進(jìn)程中CTGF的表達(dá)水平與TGF-β1、PDGF相一致，三者可能相互作用促進(jìn)RIF。

1.5 血管內(nèi)皮生長因子(VEGF) VEGF能特異性促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖，可通過影響血管生成及抗內(nèi)皮細(xì)胞凋亡等作用加速RIF進(jìn)程。VGEF的表達(dá)受多因素調(diào)控，TGF-β1、表皮生長因子(EGF)、PDGF等均可促進(jìn)VEGF表達(dá)。周青等[13]證實(shí)，TGF-β1可通過Smad信號傳導(dǎo)途徑誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞合成VEGF，增加炎癥細(xì)胞的浸潤、加速EMT的發(fā)生和促進(jìn)ECM的堆積。

2 炎性細(xì)胞因子

2.1 白細(xì)胞介素(IL) IL-1在RIF過程中能促進(jìn)多種趨化因子的表達(dá)，提高 ICAM-1、VCAM-1和E-鈣黏蛋白的表達(dá)水平，通過激活巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞產(chǎn)生更多的細(xì)胞因子和生長因子，促進(jìn) EMT 的發(fā)生，引起RIF。IL-1還能促進(jìn) ECM 積聚，刺激肌成纖維細(xì)胞增殖[14]。IL-6通過誘導(dǎo)細(xì)胞因子產(chǎn)生，合成急性期反應(yīng)蛋白，促進(jìn)細(xì)胞黏附分子表達(dá)，使炎性細(xì)胞聚集，誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞的增殖及生長。IL-17是一種主要的促炎因子，IL-17A作為其重要代表，參與白細(xì)胞的動員、聚集和活化，通過促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞分泌多種細(xì)胞因子和趨化因子參與細(xì)胞外基質(zhì)重塑。IL-18是一種新型的促炎細(xì)胞因子，在炎癥級聯(lián)反應(yīng)中居中心地位，可導(dǎo)致其他炎癥因子如IL-1β、TNF-α的產(chǎn)生，并可上調(diào) ICAM-1，參與腎臟的炎癥反應(yīng)過程，在體外研究中表明，IL-18以時間-劑量依賴性直接導(dǎo)致腎小管間質(zhì)纖維化及腎小管上皮細(xì)胞凋亡[15]。IL-10被稱為細(xì)胞因子合成抑制因子，能抑制多種細(xì)胞因子合成，可抑制活化的單核/巨噬細(xì)胞中前炎癥因子如 IL-1、IL-6、TNF-α和趨化因子的合成，IL-10可能是通過抑制單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)的釋放及減少腎間質(zhì)炎性細(xì)胞浸潤改善RIF[16]。

2.2 腫瘤壞死因子-α(TNF-α) TNF-α可上調(diào) MCP-1、ICAM-1 和 VCAM-1 等細(xì)胞因子，還可以協(xié)同其他細(xì)胞因子如 ET-1、TGF-β1共同刺激腎間質(zhì)成纖維細(xì)胞增殖和 ECM 沉積。TNF-α能夠增加系膜細(xì)胞 IL-6 mRNA的表達(dá)，加速系膜細(xì)胞的增殖和ECM的合成[17]。腎損傷過程中，高糖刺激能增加TNF-α 的表達(dá)，促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞合成FN和蛋白多糖，既促進(jìn)腎間質(zhì)炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，又可刺激腎間質(zhì)成纖維細(xì)胞的形成[18]。

3 趨化因子

趨化因子是細(xì)胞因子中最大的亞家族，趨化因子及其受體能驅(qū)使炎癥細(xì)胞向損傷部位聚集，在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。RIF的炎癥反應(yīng)過程中，MCP-1/CCL2、CCL3等作為炎性細(xì)胞趨化因子能夠特異性的趨化單核/巨噬細(xì)胞到達(dá)受損的腎組織，導(dǎo)致細(xì)胞因子持續(xù)活化和局部蛋白酶破壞基膜。MCP-1通過影響病變腎組織炎癥反應(yīng)，增加IL-8、活性氧(ROS)、NO和TGF-β1等促纖維化因素的產(chǎn)生，MCP-1可促進(jìn)巨噬細(xì)胞分泌TGF-β1，增加膠原蛋白以及纖維連接蛋白的表達(dá)[19]。通過抑制MCP-1的受體CCR2，可降低CCL2、CCL3等趨化因子在腎臟的表達(dá)，改善RIF[20]。腎臟TGF-β1表達(dá)導(dǎo)致MCP-1生成增多，過量的MCP-1又可以募集活化的巨噬細(xì)胞加劇ECM的生成和積聚[21]。

4 其他

4.1 血管緊張素Ⅱ(AngⅡ) AngⅡ是一個促纖維化和促炎癥反應(yīng)的細(xì)胞因子，可以刺激腎小球系膜細(xì)胞分泌IL-6、TNF-α和MCP-1等炎性細(xì)胞因子，增加腎臟CTGF的表達(dá)及促進(jìn)EMT發(fā)生，減低ECM的降解能力，還能增加TGF-β1-Smad2/3信號通路的激活，促使RIF[22]。AT1受體拮抗劑和血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑在體內(nèi)和體外均有改善RIF的作用，進(jìn)一步證實(shí)了Ang Ⅱ的促纖維化作用。

4.2 內(nèi)皮素(ET-1) ET-1是一種強(qiáng)效的血管收縮劑，也是一種很重要的促纖維化因子，在各種腎損傷(腎小管壞死、間質(zhì)炎癥和腎纖維化)中發(fā)揮重要作用。ET-1能刺激TGF-β1的產(chǎn)生，上調(diào)腎間質(zhì)成纖維細(xì)胞的Ⅰ型膠原、金屬蛋白酶組織抑制物(TIMP-1)的基因表達(dá)，從而促進(jìn)血管平滑肌及腎臟間質(zhì)成纖維細(xì)胞增殖，ECM積聚，參與RIF的形成。ET-1增加ACE活性促進(jìn)AngⅡ產(chǎn)生，AngⅡ可上調(diào)ET-1的表達(dá)。ET-1引起腎血管收縮、腎血流量下降，供血區(qū)域缺氧，增加HIF-1相關(guān)的下游因子表達(dá)及基質(zhì)增生[23]。

4.3 干擾素-γ(IFN-γ) IFN-γ是經(jīng)典的抗纖維化因子，重組 IFN-γ已用于多種纖維化疾病。IFN-γ通過調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞分泌 PDGF、細(xì)胞間黏附分子和血管細(xì)胞黏附分子等發(fā)揮抗纖維化作用。IFN-γ表達(dá)上調(diào)可減少腎間質(zhì)Ⅰ型、Ⅳ型膠原生成，顯著降低RIF程度。Giannopoulou等[24]發(fā)現(xiàn)，IFN-γ可以抑制TGF-β1的促纖維生成作用。在體外培養(yǎng)的人腎小管上皮細(xì)胞中加入IFN-γ可抑制TGF-β1誘導(dǎo)的活化α-SMA、纖維蛋白和纖溶酶原激活物抑制劑(PAI-1)表達(dá)，這一作用與IFN-γ啟動ERK1/2和STAT3的持續(xù)活化有關(guān)。

RIF是多種細(xì)胞因子介導(dǎo)、多通道信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，以ECM過度沉積和成纖維細(xì)胞的活化及增殖為特征，導(dǎo)致腎組織結(jié)構(gòu)破壞及功能逐漸喪失的病理過程。持續(xù)的慢性低度炎癥、ROS的生成及高血糖刺激造成腎臟固有細(xì)胞損傷及轉(zhuǎn)型，并釋放各種細(xì)胞因子影響EMT的發(fā)生、ECM的產(chǎn)生和積聚，各種細(xì)胞因子相互作用形成細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)，共同影響RIF的發(fā)生發(fā)展。另外，HGF及IL-10等抗纖維化的細(xì)胞因子也在改善RIF及修復(fù)腎組織過程中發(fā)揮重要作用。深入認(rèn)識細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)在RIF進(jìn)程中的作用，了解相關(guān)細(xì)胞因子及其相關(guān)信號通路、抑制劑、受體等與RIF的聯(lián)系，對于研究RIF的藥物治療及探索如何延緩RIF的病理進(jìn)程具有重要意義。

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邢翔飛(E-mail: xingxfemail@163.com)

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A

1002-266X(2017)06-0107-04

2016-08-18)