維生素D及其受體通過調(diào)控NF-κB發(fā)揮保護(hù)糖尿病腎病研究進(jìn)展*

劉金偉,陳 睿 綜述，韓 睿 審校

(昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌二科，云南 昆明 650032)

隨著全球糖尿病患病率逐年增加，據(jù)統(tǒng)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(xiàng)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(diǎn)是隨著病情的進(jìn)展出現(xiàn)蛋白尿、腎小球?yàn)V過率(GFR)下降、腎小球系膜基質(zhì)擴(kuò)張及腎小球基底膜增厚和腎小管間質(zhì)纖維化等[3]。核因子-κB(NF-κB)已被確認(rèn)是一種在糖尿病患者中誘導(dǎo)腎臟炎癥細(xì)胞浸潤過程的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，高血糖、晚期糖基化終產(chǎn)物(AGEs)、活性氧(ROS)、炎性細(xì)胞因子、血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)等均可激活NF-κB參與DN的發(fā)生發(fā)展[4-5]。目前，關(guān)于維生素D(VD)通過維生素D受體(VDR)調(diào)控α-NF-κB發(fā)揮保護(hù)DN的研究越來越多，本文就維生素D通過VDR如何調(diào)控NF-κB發(fā)揮保護(hù)DN具體機(jī)制闡述如下。

1 維生素D

人體內(nèi)VD主要來源于飲食攝入及皮膚經(jīng)紫外線光照2種途徑合成。從飲食或補(bǔ)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(chǎn)生VD3前體首先需在肝臟中被羥基化形成無生物學(xué)活性25(OH)D3，然后經(jīng)腎1α-羥化酶(CYP27B1)轉(zhuǎn)化為活性代謝物1,25(OH)2D3(骨化三醇)，VD的主要作用是增強(qiáng)腸道鈣的吸收，并促進(jìn)破骨細(xì)胞的功能，從而保持鈣、磷的穩(wěn)態(tài)和骨骼健康，人體中幾乎所有組織都表達(dá)VDR，VD除了調(diào)節(jié)鈣、磷等經(jīng)典作用外，研究證實(shí)也參與調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)、細(xì)胞分化、細(xì)胞凋亡等，VD缺乏與多種急性和慢性疾病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)，包括肌肉骨骼疾病、糖尿病、癌癥、心血管等疾??；VD的主要作用是通過其核受體(nVDR)結(jié)合后與類維生素X 受體形成異源二聚(RXR)復(fù)合物，然后易位至細(xì)胞核并與作為轉(zhuǎn)錄因子的VD反應(yīng)元件 (VDRE) 結(jié)合發(fā)揮作用[6-7]。VD被認(rèn)為具有多種生物活性，VD及其類似物能在多方面負(fù)調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)，其中VD在保護(hù)DN的潛力備受關(guān)注，動物研究和臨床試驗(yàn)都證明了糖尿病患者體內(nèi)低VD與患DN風(fēng)險相關(guān)，補(bǔ)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(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)、單核細(xì)胞趨化蛋白1(MCP-1)及T細(xì)胞表達(dá)和分泌蛋白(RANTES)產(chǎn)生，從而減輕腎臟巨噬細(xì)胞浸潤、減少蛋白尿及減輕腎纖維化從而延緩DN進(jìn)展，因此，VD的強(qiáng)大抗炎特性使其具有前瞻性DN的腎臟保護(hù)治療選擇[8]。

2 NF-κB與DN

2.1NF-κB NF-κB首次于1986年被發(fā)現(xiàn)，目前已知NF-κB與多種炎性疾病及多種類型的癌癥相關(guān)[9]。NF-κB是由5個Rel家族蛋白形成的二聚體轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄復(fù)合物與抑制劑(IκB)結(jié)合，以無活性狀態(tài)形式存在于細(xì)胞質(zhì)中[11]。已知促炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-1(IL-1 )在內(nèi)的多種激動劑可激活NF-κB，IκB激酶(IKK)激活后IκB 發(fā)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(fā)生核異位至各種靶基因的啟動子區(qū)域中的應(yīng)答元件特異性結(jié)合[12]。當(dāng)暴露于細(xì)菌或其產(chǎn)物及蛋白誘導(dǎo)NF-κB 激活,激活后NF-κB調(diào)節(jié)炎性細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)、IL-1、IL-2、趨化因子IL-8、RANTES及免疫應(yīng)答重要的MHC 蛋白和細(xì)胞黏附分子ICAM、VCAME選擇素的表達(dá)[13-14]。

2.2NF-κB激活參與DN的發(fā)生 YANG等[15]研究表明，高糖環(huán)境下氧化應(yīng)激產(chǎn)生的ROS與DN 的病因相關(guān)，NF-κB是重要的轉(zhuǎn)錄因子之一，可被DN中的高血糖和ROS激活，NF-κB激活后增強(qiáng)趨化因子單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1 )和細(xì)胞外基質(zhì)(ECM )蛋白的表達(dá)，誘發(fā)大鼠腎小球系膜細(xì)胞(MCs)和腎小管間質(zhì)單核/巨噬細(xì)胞浸潤，從而導(dǎo)致腎小球系膜基質(zhì)積累和腎小管間質(zhì)硬化，表明高糖可通過激活ROS /NF-κB途徑增強(qiáng)MCs增殖和MCP-1表達(dá)參與DN的發(fā)生發(fā)展。此外，KANG等[16]發(fā)現(xiàn)，高血糖會損害細(xì)胞中的胰高血糖素樣肽-1 受體(GLP-1R)信號傳導(dǎo)及下調(diào)GLP-1R 表達(dá)，導(dǎo)致NF-κB 和MCP-1 激活，引發(fā)腎臟炎性反應(yīng)參與DN的發(fā)生發(fā)展。

核苷酸寡聚化結(jié)構(gòu)域NOD樣受體(NLR)是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的一組特殊細(xì)胞，其在宿主先天性免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用。HUANG等[17]研究表明，高葡萄糖或脂多糖(LPS)等細(xì)胞外刺激可誘導(dǎo)NOD1-RICK 激活NF-κB，予以NOD1 抑制劑干預(yù)后可顯著逆轉(zhuǎn)這些變化，結(jié)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(fā)展。此外NF-κB的激活可能通過多種機(jī)制促進(jìn)腎纖維化及腎臟疾病的進(jìn)展，高糖環(huán)境下產(chǎn)生的AGEs可誘導(dǎo)小鼠足細(xì)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(tài)下ROS、AGEs、NOD1等均可激活NF-κB，活化后的NF-κB增強(qiáng)腎臟炎癥細(xì)胞浸潤出現(xiàn)DN腎損傷。

3 VD抑制NF-κB發(fā)揮保護(hù)DN

3.1VD抑制NF-κB活化減輕腎臟炎性反應(yīng) VD及其類似物從多方面負(fù)調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)，通過抑制NF-κB活性從而抑制MCP-1產(chǎn)生減少腎臟單核/巨噬細(xì)胞浸潤、抑制TGF-β產(chǎn)生延緩腎纖維化及抑制T細(xì)胞表達(dá)和分泌蛋白RANTES等炎癥介質(zhì)介導(dǎo)的腎臟損傷[19]。高糖環(huán)境刺激MCP-1產(chǎn)生，從而誘導(dǎo)腎臟單核/巨噬細(xì)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(yǎng)的腎小球系膜細(xì)胞及鏈脲佐菌素誘導(dǎo)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(diǎn)的結(jié)合及穩(wěn)定系膜細(xì)胞中的IkBa 蛋白抑制NF-kB 活性，顯著減弱高糖誘導(dǎo)的MCP-1 mRNA和蛋白水平表達(dá)，減少單核/巨噬細(xì)胞浸潤發(fā)揮腎臟保護(hù)作用。

YANG等[21]用LPS和IL-15 處理T2DM患者THP-1 單核細(xì)胞后觀察到IκB的表達(dá)顯著降低，且TLR4、NF-κBp65、IL-6、MCP-1 、IL-15 mRNA及蛋白質(zhì)水平過表達(dá)，然予以1,25(OH)2D3干預(yù)后可以逆轉(zhuǎn)上述現(xiàn)象，但TLR4 mRNA 及蛋白質(zhì)表達(dá)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(guān)。LIU等[22]用高糖培養(yǎng)的大鼠腎小管上皮細(xì)胞(NRK-52E)及鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)SD大鼠糖尿病腎病動物模型表明，高糖刺激導(dǎo)致TLR4、MyD88mRNA 及蛋白水平均顯著過表達(dá)，而予以1,25(OH)2D3干預(yù)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(diào)TLR4-NF-κB 通路發(fā)揮DN腎保護(hù)。上述研究出現(xiàn)TLR4 mRNA及蛋白質(zhì)不一致的原因可能與細(xì)胞種類選擇差異有關(guān)，需進(jìn)一步驗(yàn)證。但DN在高糖環(huán)境下NF-κB激活誘導(dǎo)腎臟炎癥因子浸潤，從而導(dǎo)致DN的進(jìn)展目前已得到共識，且活性VD通過VDR抑制DN狀態(tài)下NF-κB激活減少腎臟炎性反應(yīng)。目前，已有大量研究予以證實(shí)，因此可能成為活性VD發(fā)揮保護(hù)DN機(jī)制之一。

3.2VD調(diào)控NF-κB抑制血管緊張素原表達(dá) LIU等[23]發(fā)現(xiàn)，腎素血管緊張素系統(tǒng)(RAS)激活在糖尿病腎病的進(jìn)展中起重要作用，高血糖環(huán)境下腎內(nèi) RAS 激活增加糖尿病小鼠腎小管細(xì)胞凋亡。在高糖環(huán)境下RAS的激活會增加腎內(nèi)Ang Ⅱ水平表達(dá)，從而導(dǎo)致腎小球囊內(nèi)壓升高產(chǎn)生蛋白尿。GARAGLIANO等[24]研究發(fā)現(xiàn)，腎內(nèi) RAS激活的一個關(guān)鍵因素是近端腎小管細(xì)胞中血管緊張素原(AGT)的表達(dá)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(dá)，此外腎近端小管細(xì)胞ROS及AGEs產(chǎn)生可刺激AGT的產(chǎn)生，因此表明高糖環(huán)境下誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激及AGEs產(chǎn)生刺激腎近端小管AGT 的表達(dá)在DN的發(fā)展過程中起關(guān)鍵作用，此外NF-κB已被證實(shí)與 AGT 啟動子結(jié)合并加速AGT表達(dá)。

DEB等[25]用高糖培養(yǎng)腎小球系膜細(xì)胞和足細(xì)胞24 h后發(fā)現(xiàn)AGT mRNA 表達(dá)升高，AGT基因啟動子中的NF-κB 位點(diǎn)與p65/p50相互作用，NF-κB參與了高糖誘導(dǎo)的腎臟中AGT的表達(dá)，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(jié)合活性抑制高糖誘導(dǎo)的AGT表達(dá)。XU等[26]予以LPS刺激小鼠足細(xì)胞觀察到TGF-β1、AGT和血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)mRNA和蛋白表達(dá)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(yù)后TGF-β1和AGT mRNA表達(dá)及P-IκB和P-IKK蛋白水平均降低，表明VD及VDR可能是通過調(diào)控NF-κB抑制AGT及TGF-β1表達(dá)發(fā)揮DN腎保護(hù)作用。

3.3VD與NF-κB相互作用抑制靶基因轉(zhuǎn)錄 YI等[27]對107例2型糖尿病患者研究發(fā)現(xiàn)，T2DM患者外周血單核細(xì)胞中核NF-κBp65 蛋白及mRNA 表達(dá)與尿MCP-1 、RANTES 及DN的嚴(yán)重程度呈密切正相關(guān)。目前，研究已證實(shí)MCP-1 及RANTES 基因的啟動子都含有轉(zhuǎn)錄因子NF-κB 的結(jié)合位點(diǎn)[20,28]。MEZZANO 等[5]發(fā)現(xiàn)，NF-κB激活后促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞中MCP-1、 RANTES促炎趨化因子的轉(zhuǎn)錄是DN發(fā)生發(fā)展重要過程。TAN等[29]予以單側(cè)輸尿管梗阻模型中發(fā)現(xiàn)腎臟大量T 細(xì)胞浸潤及TNF-α產(chǎn)生，予以活性VD類似物帕立骨化醇干預(yù)后顯著抑制了RANTES mRNA及TNF-α mRNA表達(dá)，然而對MCP-1 mRNA表達(dá)幾乎無影響，且用帕立骨化醇 干預(yù)人腎小管上皮細(xì)胞(HKC-8)細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)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(fù)合物形成導(dǎo)致游離p65 的利用率降低，從而隔離其與順式作用元件結(jié)合的能力，抑制p65與TNF-α 誘導(dǎo)的RANTES 啟動子的結(jié)合發(fā)揮腎臟保護(hù)作用。

此外，研究表明KLF5基因和NF-κB具有調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)炎癥巨噬細(xì)胞浸潤的能力。 MA 等[30]予以LPS及促炎細(xì)胞因子刺激巨噬細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，KLF5與NF-κB p50亞基相互作用導(dǎo)致巨噬細(xì)胞中調(diào)節(jié)因子cyclin B1和Cdk1/Cdc2表達(dá)從而誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞浸潤，而予以1,25(OH)2D3干預(yù)可以通過上調(diào)VDR表達(dá)并促進(jìn)VDR與NF-κB的p50亞基的相互作用，減弱KLF5與NF-κB的p50基因轉(zhuǎn)錄的能力，從而減少巨噬細(xì)胞局部浸潤發(fā)揮其抗炎作用。以上結(jié)果均表明，活性VD能上調(diào)VDR表達(dá)，且上調(diào)后的VDR與NF-κB相互作用形成VDR/p65 復(fù)合物導(dǎo)致細(xì)胞核內(nèi)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(jié)合，減少腎臟炎性因子產(chǎn)生，發(fā)揮DN腎保護(hù)作用。

3.4VD抑制NF-κB核異位 FANG等[31]研究表明，在高糖環(huán)境誘導(dǎo)下IκBα 發(fā)生顯著降解，IκBα的降解導(dǎo)致IκB 與NF-κB p65 亞基分離p65 從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)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(guān)鍵作用。XU等[32]用LPS誘導(dǎo)的腎損傷小鼠動物模型表明，予以活性VD干預(yù)后發(fā)現(xiàn)VDR與NF-κBp65亞基之間的物理相互作用增強(qiáng)，且抑制腎小管NF-κBp65亞基核易位發(fā)揮腎臟保護(hù)作用。此外，CHEN等[33]研究表明，1,25(OH)2D3可以通過與VDR結(jié)合迅速減弱TNF-α誘導(dǎo)的p65核易位及抑制NF-κB激活，染色質(zhì)免疫沉淀(CHIP)實(shí)驗(yàn)表明VDR與IκB激酶β(IKKβ)發(fā)生物理相互作用，且1,25(OH)2D3增強(qiáng)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(dǎo)的NF-κB 活化。無獨(dú)有偶COHEN-LAHAV等[34]用小鼠巨噬細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，VD通過增加IkBa mRNA的穩(wěn)定性和減少其磷酸化上調(diào)IkBa，從而阻止NF-κB核易位抑制NF-κB活性。上述研究結(jié)果均表明，在DN狀態(tài)下IκBα及IκBβ發(fā)生磷酸化后隨之降解導(dǎo)致p65從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核發(fā)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(fā)揮DN腎臟保護(hù)作用。

4 小 結(jié)

目前，臨床上應(yīng)用RAS抑制劑、鈉-葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)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(jìn)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(fā)現(xiàn)可通過調(diào)控NF-κB延緩DN進(jìn)展，包括上調(diào)IκB 阻止NF-κB核異位、抑制NF-κB活性減輕腎臟炎癥反應(yīng)、調(diào)控NF-κB抑制AGT表達(dá)及VDR與NF-κB相互作用抑制靶基因轉(zhuǎn)錄等發(fā)揮保護(hù)DN作用，但其具體機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。