鈣黏蛋白在腎臟纖維化中的研究進展

顧澤珩 曾家順 李龍

（1貴州醫(yī)科大學(xué) 貴州 貴陽 550004

（2貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院腎內(nèi)科 貴州 貴陽 550004）

慢性腎臟病(chronic kidney disease，CKD)表現(xiàn)為腎臟排泄功能逐漸退化，在中國患病率為10.8%[1]。當(dāng)炎癥等刺激因素持續(xù)存在時，腎臟受到多種因子誘導(dǎo)發(fā)生纖維化并逐漸發(fā)展至終末期腎病[2]。目前認(rèn)為腎纖維化形成的分子機制主要分四個階段：第一階段是炎癥損傷引發(fā)上皮細(xì)胞的活化和受損；第二階段是促纖維化因子的釋放；第三階段是纖維化的形成，主要表現(xiàn)在基質(zhì)蛋白合成增多、降解減少導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)在腎間質(zhì)沉積；第四階段是腎臟結(jié)構(gòu)和功能受損，此階段腎小管周圍毛細(xì)血管堵塞、腎臟功能大幅降低。鈣黏蛋白屬于細(xì)胞粘附分子的一類，其家族與整合素家族、免疫球蛋白超家族以及選擇素家族共同組成龐大的細(xì)胞粘附分子體系，主要區(qū)別在于不同構(gòu)型性[3]。在EMT過程中，細(xì)胞間緊密連接和一些粘附因子表達(dá)下降，遷移能力得到上升，這與鈣黏蛋白的表達(dá)變化有著緊密的聯(lián)系。本文就鈣粘蛋白在腎臟纖維化中的作用與機制做一綜述。

1.腎纖維化的發(fā)展及調(diào)控機制

腎纖維化是以在腎間質(zhì)部位的成纖維細(xì)胞大量增殖、活化，細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)大量分泌合成，異常沉積為特征的。腎間質(zhì)成纖維細(xì)胞主要有三個來源：1）腎臟固有的間質(zhì)成纖維細(xì)胞；2）循環(huán)而來的間充質(zhì)細(xì)胞；3）腎小管上皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化(Epithelial Mesenchymal Transition，EMT)。上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化(EMT)是腎間質(zhì)纖維化中一個重要的環(huán)節(jié)[4]，是指在病理情況下上皮細(xì)胞外環(huán)境改變，維持生理功能的多種細(xì)胞因子功能失去平衡，保持上皮細(xì)胞形態(tài)的基因和蛋白表達(dá)受到抑制，肌成纖維細(xì)胞表型的基因和蛋白表達(dá)上調(diào)，細(xì)胞失去其原有上皮特征轉(zhuǎn)變?yōu)殚g充質(zhì)表型。細(xì)胞失去離子及液體轉(zhuǎn)運功能轉(zhuǎn)變成重塑基質(zhì)的肌成纖維細(xì)胞。Strutz等[5]在抗腎小管基底膜疾病的小鼠模型中證實了EMT參與了腎纖維化的發(fā)成與形成。EMT是一種有序的調(diào)節(jié)過程，包括四個關(guān)鍵步驟：1）上皮細(xì)胞失去粘附能力；2）α-SMA的表達(dá)及肌動蛋白的重組；3）腎小管基底膜破壞；4）細(xì)胞遷移和侵襲能力增強。上皮細(xì)胞之間通過各種細(xì)胞粘附因子（如E-鈣黏蛋白 E-Cadherin）形成整齊的排列一致的片狀結(jié)構(gòu)，在上皮細(xì)胞層之下，基底膜將上皮細(xì)胞牢牢地與基質(zhì)表面結(jié)合在一起，以維持上皮細(xì)胞層的頂端-基底端極性。EMT發(fā)生時，E-鈣黏蛋白的表達(dá)量減少，并伴隨著細(xì)胞間緊密連接蛋白和細(xì)胞角蛋白的減少。與此同時間充質(zhì)細(xì)胞的多種標(biāo)志物表達(dá)量增加，α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)等。細(xì)胞間粘附連接的喪失引發(fā)了細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)的重組，成為紡錘形態(tài)，這些新產(chǎn)生的成纖維細(xì)胞侵蝕原本基底膜上的細(xì)胞基質(zhì)，并向鄰近組織遷移，激活并刺激EMT發(fā)生的有許多細(xì)胞通路，如生長轉(zhuǎn)化因子β(TGF-β)、成纖維細(xì)胞生長因子(FGF)等。許多信號通路是具有組織或細(xì)胞特異性的，在某個特定組織中起到關(guān)鍵作用，這可能與細(xì)胞狀態(tài)、細(xì)胞微環(huán)境以及其敏感性有關(guān)。

2.鈣粘蛋白與腎臟纖維化

鈣黏蛋白家族種類繁多，包括經(jīng)典鈣黏蛋白、非經(jīng)典鈣黏蛋白、原鈣黏蛋白、橋粒鈣黏素及鈣黏蛋白相關(guān)信號蛋白。其中，經(jīng)典鈣黏蛋白又包括Ⅰ型和Ⅱ型鈣黏蛋白。經(jīng)典鈣黏蛋白包含EC1-5在內(nèi)的5個串聯(lián)重復(fù)細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域，只有當(dāng)這些結(jié)構(gòu)域形成棒狀結(jié)構(gòu)時，Ca2+通道通過域間相互作用穩(wěn)定拓展該結(jié)構(gòu)發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。I型鈣粘蛋白的胞外域晶體結(jié)構(gòu)揭示了EC1結(jié)構(gòu)域的相互作用形成在對稱二聚體中的重要意義。來自同種細(xì)胞的鈣粘蛋白EC1結(jié)構(gòu)域中位置2（Trp2）的保守色氨酸插入來自相對細(xì)胞的鈣粘蛋白的EC1結(jié)構(gòu)域的疏水口袋中，反之亦然，這種相互作用導(dǎo)致雙重對稱的球窩交互。不同于I型鈣粘蛋白中所見的單個保守的Trp，包括鈣粘蛋白-11在內(nèi)的Ⅱ型鈣粘蛋白在其EC1結(jié)構(gòu)域中具有兩個保守的Trp殘基。晶體結(jié)構(gòu)顯示，Trp2和Trp4兩個殘基插入到伴侶鈣粘蛋白的大疏水口袋中，揭示了Ⅱ型鈣粘蛋白的鈣粘蛋白同源粘附機制。在胚胎發(fā)生進程中，鈣粘蛋白通過調(diào)節(jié)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)分化（EMT），在一定程度上決定細(xì)胞分化、形態(tài)發(fā)生、遷移和侵襲，同時也參與到創(chuàng)面恢復(fù)、組織改塑、纖維化及癌癥發(fā)展等方面[6]。E-鈣黏蛋白在上皮細(xì)胞上表達(dá)，而其他鈣粘蛋白則在包括成纖維細(xì)胞在內(nèi)在間充質(zhì)細(xì)胞上表達(dá)，鈣粘蛋白表達(dá)模式的改變是惡性細(xì)胞表型的重要決定因素[7]。1989年，Behren最先發(fā)現(xiàn)細(xì)胞去分化和獲得高侵襲性的關(guān)鍵在于E-鈣黏蛋白黏附功能喪失，因此可推論E-鈣黏蛋白的表達(dá)變化在腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化以及腎纖維化中起到了重要作用。?ivoti? M等[8]在NCAM/FGFR1信號傳導(dǎo)的調(diào)節(jié)抑制人近端腎小管上皮細(xì)胞中的EMT程序中證明，與E-鈣黏蛋白表達(dá)降低相反的是，間充質(zhì)標(biāo)記物N-鈣黏蛋白表達(dá)升高。Craciun FL等[9]在葉酸誘導(dǎo)的腎病小鼠模型中使用RNA測序，確定了10個包括鈣黏蛋白11在內(nèi)的預(yù)測腎纖維化發(fā)展基因，這10個基因的mRNA表達(dá)隨著腎纖維化的嚴(yán)重性增加而增加，具體相關(guān)性仍在進一步探尋中。上述表明，多種鈣粘蛋白與腎纖維化或纖維化過程中的上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化進程存在著緊密的聯(lián)系。鈣粘蛋白的表達(dá)狀況在這些病癥中發(fā)生上升或下調(diào)，有可能在一定程度上對腎纖維化過程起到調(diào)控作用。

3.小結(jié)

腎臟纖維化，一個慢性腎病多會經(jīng)歷的病理過程，雖然腎纖維化在臨床中十分常見，但是暫時還沒有特效的藥物能夠逆轉(zhuǎn)纖維化過程。在理論研究領(lǐng)域中，抑制EMT過程可以作為一個治療纖維化的思路，也有一些藥物能夠有效抑制纖維化過程，如骨形態(tài)發(fā)生蛋白-7（BMP-7）和肝細(xì)胞生長因子（HGF）[10]等。但是這些藥物單體都是一些細(xì)胞因子，運用在臨床中的成本較高，推廣開來有一定難度。抑制氧化應(yīng)激、炎癥介質(zhì)產(chǎn)生也是一個可以實行的方案，但是整體將其抑制，特異性不強，副作用較大。鈣粘蛋白若作為藥物靶點，能夠針對于腎臟，發(fā)揮出一定的靶向作用，減少對其他器官組織的損傷。根據(jù)上述鈣粘蛋白與腎臟纖維化之間的實驗研究，鈣粘蛋白很有可能在纖維化疾病過程中起到調(diào)節(jié)EMT進程的作用。鈣粘蛋白很有可能成為一個很有潛力、研究價值很高的治療靶點。本文對鈣粘蛋白與腎纖維化疾病之間的關(guān)系以及在調(diào)控纖維化過程中的作用機制進行了綜述，并對鈣粘蛋白作為藥物靶點調(diào)節(jié)纖維化病程做出了一定的展望，為今后腎纖維化的臨床治療提供了一個新的思路。