何　靜　綜述　施少林　審校

機(jī)體在長(zhǎng)期生物進(jìn)化過程中，發(fā)展了一套完備而復(fù)雜的系統(tǒng)去偵測(cè)細(xì)胞損傷，進(jìn)而通過相應(yīng)的受體和信號(hào)通路而做出應(yīng)答，以期清除損傷，修復(fù)組織。外源病原體入侵是最常見的損傷信號(hào)，機(jī)體通過固有免疫系統(tǒng)模式受體(PRR)識(shí)別病原體所特有的模式分子，即PAMPs(pathogen-associated molecular pattern,PAMPs)啟動(dòng)免疫應(yīng)答。但在創(chuàng)傷、燒傷、缺氧、缺血-再灌注等病理狀態(tài)下，即使無病原體入侵，機(jī)體仍可啟動(dòng)相似的炎癥反應(yīng)。1994年，Matzinger[1]的 “危險(xiǎn)模式”理論就此問題給出回答，明確提出機(jī)體自身細(xì)胞損傷釋放的內(nèi)源性分子可以與PAMPs相類似的方式啟動(dòng)免疫應(yīng)答。這些內(nèi)源性分子和PAMPs合稱DAMPs(damage associated molecular pattern,DAMPs)。后續(xù)研究則將細(xì)胞損傷釋放的內(nèi)源性分子單獨(dú)稱為DAMPs或者警覺素(Alarmins)，本文所指DAMPs即是此類。生理情況下，多數(shù)DAMPs分子參與維持細(xì)胞或組織自身穩(wěn)態(tài)；在機(jī)體受到損傷時(shí)，DAMPs由于細(xì)胞或組織定位的異常或數(shù)量異常增多，而為機(jī)體識(shí)別為損傷信號(hào)而啟動(dòng)免疫應(yīng)答。Bianchi[2]概括DAMPs的特點(diǎn)：(1)由受損或壞死細(xì)胞而非凋亡細(xì)胞快速釋放；(2)由某些激活的免疫細(xì)胞(尤其是專職APC)借助分泌系統(tǒng)(非經(jīng)典途徑)或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基分泌途徑而釋放；(3)招募表達(dá)模式受體(PRR)的固有免疫細(xì)胞，直接或間接激活適應(yīng)性免疫；(4)可以促進(jìn)損傷組織的重構(gòu)。

常見的DAMPs

高遷移率族蛋白1(HMGB-1)HMGB-1是目前最廣為人知的DAMP。該分子高度保守，組成性表達(dá)于各種組織的細(xì)胞核中，其功能主要是使雙螺旋極度扭曲以利于各種轉(zhuǎn)錄因子和染色質(zhì)相互作用。HMGB1可由PAMPs刺激固有免疫細(xì)胞主動(dòng)分泌和細(xì)胞損傷被動(dòng)釋放。HMGB1在無菌性炎癥中是一早期炎癥介質(zhì)，而在感染中卻是一晚期炎癥介質(zhì)[3]。HMGB1主要通過與Toll樣受體4(TLR4)結(jié)合發(fā)揮作用，其他可能的受體包括糖基化終產(chǎn)物受體(RAGE)、TLR2、TLR9等。

S100蛋白家族S100蛋白家族為一組鈣結(jié)合蛋白，有20個(gè)成員，廣泛參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增生、分化、遷移、凋亡、鈣穩(wěn)態(tài)，腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移，炎癥等生理病理過程[4]。主動(dòng)分泌或被動(dòng)釋放的S100主要通過與RAGE、TLR4受體結(jié)合，調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，在不同疾病狀態(tài)下發(fā)揮促炎或抗炎的特性，并參與組織修復(fù)[5,6]。

熱休克蛋白家族(HSPs)HSPs作為分子伴侶參與新合成多肽鏈的正確折疊，多種應(yīng)激狀態(tài)下，表達(dá)上調(diào)，作出對(duì)機(jī)體保護(hù)性反應(yīng)。組織壞死時(shí)，大量釋放到細(xì)胞外，通過與TLR受體結(jié)合，刺激抗原提呈細(xì)胞(APC)成熟、分泌多種促炎因子，并參與到對(duì)抗原肽的提呈過程。Osterloh等[7]認(rèn)為HSPs是連接損傷信號(hào)和模式識(shí)別的重要媒介。

循環(huán)核酸分子病原微生物DNA或RNA均可作為PAMPs，通過TLR等模式受體結(jié)合，激發(fā)免疫應(yīng)答。這提示哺乳動(dòng)物細(xì)胞受損釋放到循環(huán)的核酸分子，可能作為DAMPs，介導(dǎo)機(jī)體固有免疫反應(yīng)。此外，Zhang等[8]證實(shí)創(chuàng)傷病人循環(huán)中mtDNA水平升高，并用體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證mtDNA可能通路TLR9/p38MAPK通路介導(dǎo)炎癥損傷。

尿酸鹽痛風(fēng)是由尿酸鹽結(jié)晶在病變組織的沉積而造成的無菌性炎癥。同時(shí)，受損細(xì)胞釋放的可溶性尿酸鈉尚可作為危險(xiǎn)信號(hào)，與炎癥小體(Inflammasome)結(jié)合，介導(dǎo)炎癥反應(yīng)[9]。

細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)DAMPsECM具有支持、連接細(xì)胞，影響細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、遷移等重要作用。在組織損傷時(shí)，壞死細(xì)胞釋放的蛋白酶不僅可以通過降解ECM而產(chǎn)生游離的二聚糖蛋白、透明質(zhì)酸、多功能蛋白聚糖等分子，而且可刺激巨噬細(xì)胞或固有細(xì)胞分泌這些分子，作為DAMPs與TLR受體或NLRP3受體結(jié)合，介導(dǎo)炎癥反應(yīng)[10]。

其他DAMPs其他候選的DAMPs包括終末糖基化產(chǎn)物(AGEs)、半乳凝素、硫氧還原蛋白、ATP、腺嘌呤、T-H糖蛋白(THP)、白細(xì)胞介素33(IL-33)等。THP蛋白也稱尿調(diào)節(jié)素，由髓袢升支粗段分泌，是尿中含量最豐富的蛋白質(zhì)。研究證實(shí)THP蛋白可作為腎臟疾病和異體排斥反應(yīng)良好的生物標(biāo)志物[11]。THP蛋白一方面可通過與TLR4結(jié)合，刺激樹突狀細(xì)胞成熟、分泌多種細(xì)胞因子[12]，另一方面可減弱炎癥反應(yīng)[13]。所以，THP可能作為腎小管損傷的DAMPs，參與腎小管損傷預(yù)警、修復(fù)。

DAMPs受體

從提出DAMPs的概念以來，隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)介導(dǎo)PAMPs的PRR同樣可介導(dǎo)DAMPs的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，如TLRs、NLRs、RLRs，它們共享著同樣的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑(表1)。RAGE作為多功能受體，除與經(jīng)典的AGEs結(jié)合，此外尚能結(jié)合S100蛋白家族、淀粉樣蛋白、HMGB1蛋白等DAMPs結(jié)合，放大炎癥反應(yīng)，參與包括糖尿病、阿爾茨海默病、腫瘤、各種炎癥狀態(tài)等疾病[3]。Inflammasome是胞質(zhì)中巨大的復(fù)合體，包括NLR受體(如NLRP3)、接頭蛋白ASC、效應(yīng)蛋白(如Caspase-1)，主要通過激活Caspase-1，釋放IL-1β和IL-18等細(xì)胞因子，參與DAMPs導(dǎo)致病理損傷的過程[14]。

表1　常見的DAMPs及其受體

DAMPs和腎臟疾病

無菌性炎癥廣泛參與腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展，但目前仍缺乏針對(duì)腎臟炎癥和免疫機(jī)制的特異性、有效的治療。闡明來源于腎臟固有細(xì)胞和免疫細(xì)胞DAMPs及其腎臟疾病發(fā)生發(fā)展中的機(jī)制和作用，對(duì)尋求新的治療靶點(diǎn)具有重要意義[15]。研究證實(shí)，DAMPs 參與多種腎臟疾病。如DAMPs-TLRs通路在腎臟缺血-再灌注損傷(IRI)及多種腎小球腎炎中均發(fā)揮重要作用(圖1)。

圖1　PAMPs、DAMPs在腎臟疾病發(fā)病機(jī)制的作用[16]

急性腎損傷(AKI)

IRI是AKI發(fā)生的重要的病理生理機(jī)制，其中腎小管損傷作為中心事件激活固有或適應(yīng)性免疫系統(tǒng)，產(chǎn)生炎癥反應(yīng)。腎小管在急性腎損傷發(fā)生中并不是旁觀者，而是積極參與者，本身可表達(dá)PRR如TLR2、TLR4、RAGE，與組織損傷釋放的DAMPs結(jié)合介導(dǎo)炎癥損傷[17]。盡管目前已有文獻(xiàn)證實(shí)，HSPs可由細(xì)胞壞死釋放或細(xì)胞主動(dòng)分泌到細(xì)胞外，作為DAMPs介導(dǎo)炎癥反應(yīng)[18]，但在AKI的研究中，關(guān)注點(diǎn)仍然在細(xì)胞內(nèi)的HSPs調(diào)節(jié)應(yīng)激反應(yīng)上，如在IRI動(dòng)物模型中，全身性表達(dá)或選擇性表達(dá)HSP27可以保護(hù)腎臟，減輕損傷[19，20]。以上線索提示HSPs極有可能作為DAMP參與AKI。Rabadi等[21]證實(shí)，在IRI動(dòng)物模型中，腎臟缺血25 min，HMGB1即可釋放到腎臟靜脈中；給予HMGB1釋放抑制劑丙酮酸乙酯可以保護(hù)腎臟缺血再灌注損傷，減少TNFα和IL-8釋放。TLR2、TLR4敲除動(dòng)物經(jīng)缺血再灌注，均可呈現(xiàn)較輕腎臟炎癥和損傷[22，23]，提示DAMPs可能通過TLR2/TLR4促進(jìn)炎癥和損傷。

糖尿病腎病、原發(fā)性腎小球腎炎

已有大量文獻(xiàn)證實(shí)AGEs和RAGE在糖尿病腎臟發(fā)病中的作用。db/db、鏈脲佐菌素誘導(dǎo)糖尿病小鼠模型中，足細(xì)胞RAGE表達(dá)上調(diào)，刺激下游血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(VEGF)表達(dá)上調(diào)，同時(shí)招募炎細(xì)胞，參與系膜增生、腎小球硬化病理過程；RAGE基因敲除，或者給予可溶性RAGE(sRAGE)處理，可使糖尿病小鼠腎臟損傷減輕[24]。AGEs、RAGE和其他的DAMPs同時(shí)參與非糖尿病型腎小球疾病。阿霉素小鼠是經(jīng)典的足細(xì)胞損傷動(dòng)物模型，Guo等[25]證實(shí)，該模型中腎組織中有大量的RAGE配體的釋放，如AGEs和S100B，足細(xì)胞RAGE表達(dá)上調(diào)，RAGE敲除和sRAGE處理的小鼠可以減輕蛋白尿，減少足突融合，保護(hù)腎臟。冷球蛋白腎炎模型中，TLR4在足細(xì)胞特異性表達(dá)上調(diào)，同時(shí)纖維蛋白原在腎組織沉積增加，體外同時(shí)給予TLR4的配體Lipid A和纖維蛋白原刺激足細(xì)胞可誘導(dǎo)出相似的炎癥反應(yīng)，提示纖維蛋白原在此模型中可能作為DAMP通過與TLR4結(jié)合發(fā)揮促炎作用[26]。腎毒性腎炎模型中，小鼠腎臟分泌HSP60增加，將無內(nèi)毒素HSP60注射到模型小鼠加重病情，提示HSP60作為DAMP可能通過激活T細(xì)胞依賴的細(xì)胞毒作用發(fā)揮效應(yīng)[27]。Sadlier等[28]利用基因芯片技術(shù)，分析抗Thy-1抗體誘導(dǎo)的腎炎動(dòng)物模型腎組織轉(zhuǎn)錄組學(xué)，發(fā)現(xiàn)S100蛋白家族多名成員表達(dá)上調(diào)。一項(xiàng)關(guān)于抗中性粒細(xì)胞胞質(zhì)抗體相關(guān)血管炎(AAV)臨床研究發(fā)現(xiàn)，AAV腎損害的患者血清中HMGB1顯著升高，疾病部分緩解，HMGB1水平可下降，腎組織免疫熒光染色發(fā)現(xiàn)HMGB1在活動(dòng)組較不活動(dòng)組表達(dá)明顯增多，提示HMGB1與腎臟炎癥水平有關(guān)[29]。

腎臟纖維化

腎臟纖維化是慢性腎臟疾病最終導(dǎo)致終末腎功能衰竭的共同通路。S?rensen等[30]在 UUO小鼠動(dòng)物模型觀察到來源于血循環(huán)中漏出的纖維蛋白原作為DAMP，通過TLR2/TLR4/Myd88依賴的方式促進(jìn)腎臟成纖維細(xì)胞增生，分泌細(xì)胞外基質(zhì)，加速腎纖維化形成。二聚糖蛋白可能也是一種促纖維化的DAMP，Babelova 等[31]在UUO小鼠動(dòng)物模型中觀察到腎組織二聚糖蛋白表達(dá)上調(diào)，并通過與TLR2、TLR4、P2X受體作用，共同激活NLRP3-Inflammasome，促進(jìn)IL-1β的釋放；二聚糖蛋白基因敲除小鼠，IL-1β釋放減少。

狼瘡性腎炎

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)患者體內(nèi)存在凋亡細(xì)胞清除障礙，因而可向循環(huán)中釋放大量的DAMPs[32]。循環(huán)DNA作為自身抗原參與SLE的發(fā)生很早即為人們所認(rèn)識(shí)，但其機(jī)制的闡述進(jìn)展緩慢。DNaseI基因敲除小鼠由于不能降解游離DNA，而導(dǎo)致SLE的表以及合并狼瘡性腎炎，為循環(huán)DNA作為DAMPs參與炎癥損傷提供了直接的佐證[33]。HMGB1與多種自身免疫性疾病有關(guān)。SLE患者循環(huán)中的HMGB1升高，提示HMGB1可能參與自身免疫誘導(dǎo)的腎臟損傷[34]。Tian等[35]研究發(fā)現(xiàn)HMGB1參與DNA自身免疫復(fù)合物的形成，該復(fù)合物中HMGB1與RAGE受體結(jié)合，低甲基化的DNA與TLR9結(jié)合，兩者協(xié)同信號(hào)傳導(dǎo)，激活免疫細(xì)胞，產(chǎn)生損傷。

腎移植

腎移植不可避免地存在IRI。移植腎來源的DAMPs，如HMGB1、ATP、尿酸、IL-1α等都可能影響移植腎功能的恢復(fù)。Krüger等[36]研究發(fā)現(xiàn)人類的腎移植中，尸體供腎較活體供腎組織中TLR4和HMGB1明顯上調(diào)；如果尸體供腎存在TLR4的基因點(diǎn)突變，腎組織的炎癥因子水平下降。Bergler等[37]在動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)同種異基因移植較同種同基因移植，腎組織中TLR4和纖維蛋白原表達(dá)上調(diào)，提出纖維蛋白原/TLR4通路參與腎移植排斥損傷的形成。S100A8、S100A9在移植腎的腎穿刺標(biāo)本的高水平表達(dá)是移植腎腎功能的重要預(yù)測(cè)因素[38]。

小結(jié)：腎臟損傷是一個(gè)復(fù)雜的病理生理過程，涉及固有免疫和適應(yīng)性免疫。壞死細(xì)胞釋放的DAMPs可以激活固有免疫細(xì)胞，引起下游的炎癥反應(yīng)，聯(lián)系適應(yīng)性免疫，參與腎臟損傷的發(fā)生發(fā)展和給予機(jī)體損傷的預(yù)警。關(guān)注DAMPs在腎臟損傷中的作用，為我們理解腎臟損傷發(fā)生的提供了新視角和尋求新的治療靶點(diǎn)提供切入點(diǎn)。

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