陳方旭，米焱，王彩麗

(1內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭 014010；2內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院)

糖尿病腎病(DKD)是糖尿病最常見并發(fā)癥，同時也是導(dǎo)致終末期腎功能衰竭的重要原因。據(jù)流行病學(xué)調(diào)查顯示，1型糖尿病患者中約有30%出現(xiàn)DKD，2型糖尿病患者有30%～40%最終發(fā)展為腎功能衰竭[1]。DKD占我國透析患者原發(fā)病的第2位，且有逐年上升趨勢。DKD早期即可出現(xiàn)微量白蛋白尿，隨著病情進(jìn)展逐漸出現(xiàn)腎小球濾過率下降和腎小球硬化，最終進(jìn)展為終末期腎臟病。DKD的發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，至今仍尚未完全闡明。目前認(rèn)為，DKD的發(fā)生可能與高血糖引起的代謝紊亂、腎臟血流動力學(xué)障礙、多種細(xì)胞因子的參與、氧化應(yīng)激等多個因素作用有關(guān)。轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)是調(diào)控腎組織細(xì)胞外基質(zhì)蛋白合成，導(dǎo)致腎小管間質(zhì)纖維化及腎小球硬化的關(guān)鍵因子。Lee等[2]研究證實，腎臟足細(xì)胞中TGF-β過度表達(dá)可能引起腎小球基底膜增厚和系膜基質(zhì)增多而促進(jìn)腎臟疾病的發(fā)展。Loeffler等[3]研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β可激活細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)、p38和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)，活化的p38和MAPK可誘導(dǎo)腎臟足細(xì)胞凋亡,從而加快DKD進(jìn)展。大量研究表明，TGF-β在DKD發(fā)展中發(fā)揮顯著作用，其可通過Smads和MAPKs信號傳導(dǎo)通路參與DKD的進(jìn)展?，F(xiàn)對TGF-β/Smad、p38MAPK、c-Jun氨基末端激酶(JNK)/SAPK信號通路在DKD發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 TGF-β/Smad信號通路的生理病理作用及其在DKD發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

1.1 TGF-β/Smad信號通路的組成及生理作用 TGF-β有參與調(diào)控組織細(xì)胞生長、分化的作用，廣泛存在于體內(nèi)，特別是骨、肺和腎[4]。TGF-β存在5種同分異構(gòu)體，在哺乳動物中有3個亞型，為TGF-β1～3[5]，其中以TGF-β1最常見。機(jī)體許多組織細(xì)胞均可分泌非活性的TGF-β1，其合成后與潛在相關(guān)肽(LAP)共同釋放出來，并以非活性狀態(tài)與TGF-β1結(jié)合蛋白(LTBP)相結(jié)合。當(dāng)受到高溫、pH變化、氧化應(yīng)激和纖溶蛋白酶等刺激時，經(jīng)蛋白酶切去N-末端相關(guān)肽，從LAP和LTBP中釋放出來，成為有活性的TGF-β1。目前已明確TGF-β1的受體有Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型，活化的TGF-β1與Ⅱ受體型(TβR-Ⅱ)相結(jié)合，后被TβR-Ⅰ識別組成TβRⅡ-TGF-β-Tβ-RⅠ三聚體復(fù)合物，啟動細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路發(fā)揮生物學(xué)作用[6]。Ⅲ型受體本身不參與信號傳導(dǎo)，作為一種輔助受體，間接調(diào)節(jié)TGF-β1與受體結(jié)合的過程。

Smads蛋白家族是TGF-β1信號通路下游的主要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白和調(diào)節(jié)分子。迄今發(fā)現(xiàn)共有8種，根據(jù)結(jié)構(gòu)功能分為3類，第1類為受體調(diào)節(jié)型的Smad (R-smad)，包括Smad1、Smad2、Smad3、Smad5、Smad8，第2類為共同介質(zhì)型的Smad (Co-smad) 即Smad4，其中Smad2、Smad3可被TGF-β1激活，然后與Smad4結(jié)合轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮生物學(xué)作用。第3類為抑制型Smad (I-smad)有Smad6、Smad7，它們在TGF-β1信號傳導(dǎo)過程中發(fā)揮負(fù)性調(diào)節(jié)作用，通過與TβR-I競爭性結(jié)合，使Smad2、Smad3的磷酸化被抑制，而對其活性進(jìn)行負(fù)反饋調(diào)節(jié)[7]。

1.2 TGF-β/Smad信號通路在DKD發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制 TGF-β1是介導(dǎo)DKD發(fā)生的關(guān)鍵因子，高糖可誘導(dǎo)腎臟TGF-β1表達(dá)[8]，并激活TGF-β1/Smad信號通路。很多實驗[9]證實，在DKD患者和動物模型腎臟中TGF-β1，TGF-β1mRNA，Smad2、3、4、7表達(dá)增加。Smad2、Smad3作為重要的調(diào)控因子在腎臟纖維化中起關(guān)鍵作用。最新研究[10]發(fā)現(xiàn)，致腎臟纖維化的是Smad3，Smad2起保護(hù)作用，其作用機(jī)理有待進(jìn)一步研究。在敲除Smad3的STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，小鼠腎臟的纖維化被抑制，使用Smad3抑制劑治療后腎臟纖維化明顯改善[11]，說明Smad3與腎臟的損傷有直接關(guān)系；同時TGF-β1可使p53表達(dá)上調(diào)，其可以使Smad3的抑制因子miR-346表達(dá)降低，使TGF-β1/Smad3表達(dá)升高，進(jìn)一步加快了腎間質(zhì)纖維化[12]。Smad7在DKD的發(fā)展中起保護(hù)作用，其表達(dá)的上調(diào)可以抑制腎間質(zhì)纖維化及腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化[13,14]，且可減輕腎組織炎癥。在STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠中敲除Smad7基因，會增加大鼠腎臟組織的纖維化[15]。有研究[16]發(fā)現(xiàn)，敲除Smad7基因后，依賴轉(zhuǎn)錄核因子-κB(NF-κB)炎癥通路上調(diào)，促進(jìn)腎臟的炎癥反應(yīng)。上述研究結(jié)果提示TGF-β1/Smad信號通路在DKD的進(jìn)程中起重要作用。

2 p38MAPK信號通路的生理病理作用及其在DKD發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

2.1 p38MAPK信號通路的組成及生理作用 MAPK是一類廣泛存在于哺乳動物體內(nèi)且在接受受體傳遞信號后并將其帶入細(xì)胞核內(nèi)的絲氨酸—蘇氨酸蛋白激酶，可以參與基因的表達(dá)調(diào)控和細(xì)胞的增殖、凋亡。MAPKs家族可以分為3條次級通路：p38、JNK和ERK。p38MAPK家族中包括6種亞型p38α1、p38α2、p38β1、p38β2、p38γ、p38δ。p38MAPK 6種亞型在體內(nèi)廣泛表達(dá)，但不同亞型表達(dá)于不同部位，p38MAPKα表達(dá)于絕大多數(shù)的細(xì)胞和組織中，p38MAPKβ在腦、胸腺、脾臟及心臟中表達(dá)較高，p38MAPKγ僅表達(dá)于骨骼肌，p38MAPKδ則在胰腺、腸、腎上腺、腎臟、心臟有較高表達(dá)水平。

MAPK的激活是通過一個接近激活位的“T環(huán)結(jié)構(gòu)”(T-loop或Ioop-12 structure)表面上的三肽基“TXY”中鄰近的酪氨酸和蘇氨酸的磷酸化來完成。p38信號通路主要由MAPK激酶激酶(包括MEKK1、MEKK2、MEKK3、MEKK4、MLK2/3、DLK、ASK1、TP12和TaK1)、MAPK激酶(包括MKK3、MKK4、MKK6)及p38MAPK組成。在各種因素(如高血糖、氧化應(yīng)激、炎性細(xì)胞因子等多種因子)誘導(dǎo)刺激下，激活最上游MAPKKK，然后磷酸化激活MAPKK，后者通過對T和Y的雙位點磷酸化而使p38MAPK發(fā)生活化[17]。活化的p38MAPK可介導(dǎo)許多轉(zhuǎn)錄因子發(fā)生表達(dá)，使多種炎癥介質(zhì)及蛋白合成增加，還可以造成細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)等發(fā)生過度變化。

2.2 p38MAPK信號通路在DKD發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制 體內(nèi)和體外研究均發(fā)現(xiàn)，TGF-β1可通過激活p38MAPK來介導(dǎo)腎臟足細(xì)胞的損傷，參與DKD的發(fā)生。Lakshmanan等[18]研究發(fā)現(xiàn)，在STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠腎臟損傷模型中p38MAPK、ERK和JNK被活化，且表達(dá)均增加。在DKD中，TGF-β1通過TAK1-MKK6途徑活化下游p38MAPK-NF-κB通路，使TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8等炎性因子表達(dá)增多，同時這些炎性因子又可激發(fā)p38MAPK信號通路，形成惡性循環(huán)，引發(fā)腎臟炎癥反應(yīng)，促進(jìn)DKD發(fā)展[19]。研究[20]發(fā)現(xiàn)，在雄性Sprague-Dawley大鼠腹腔內(nèi)注射白蛋白，2 d后足細(xì)胞損傷，nephrin減少，足突消失，同時TGF-β1表達(dá)上調(diào)，p38MAPK磷酸化增強，因此認(rèn)為，可能是TGF-β1/p38MAPK信號通路的激活導(dǎo)致了腎臟足細(xì)胞損傷。越來越多的研究[21]發(fā)現(xiàn)，TGF-β1和Caspase-3是氧化應(yīng)激引起足細(xì)胞凋亡損傷的重要細(xì)胞因子，且氧化應(yīng)激誘導(dǎo)激活的p38MAPK可以進(jìn)一步活化細(xì)胞凋亡因子Caspase-3引起足細(xì)胞凋亡。Munkonda等[22]在1型和2型糖尿病動物模型以及1型糖尿病患者足細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，足細(xì)胞衍生的微粒(MP)也可通過p38MAPK促進(jìn)近端小管纖維化，介導(dǎo)DKD的發(fā)展。

3 JNK/SAPK信號通路的生理病理作用及其在DKD發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

3.1 JNK/SAPK信號通路的組成及生理作用 JNK由于其可調(diào)控細(xì)胞內(nèi)的應(yīng)激反應(yīng)，因此又名活化SAPK，是MAPKs家族重要成員。目前,在哺乳動物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)編碼JNK的基因包括JNKl(SAPK-γ)、JNK2(SAPK-α)和JNK3(SAPK-β)，其中JNK1、JNK2在全身器官組織中廣泛表達(dá)，而JNK3特異性地表達(dá)于心臟、睪丸和腦中。JNK主要位于細(xì)胞質(zhì)中，且這3類基因在亞區(qū)8都含有一個特異的“Thr-Pro-Tyr (TPY)”模塊結(jié)構(gòu)，但是經(jīng)過有選擇的交互剪切可以產(chǎn)生約10種不同亞型的JNK，這種作用使JNK與底物對接點相互作用的能力發(fā)生改變，而影響底物的特異性[23]。由于3類基因的分布不同，執(zhí)行的細(xì)胞功能也有差異[24]。

JNK通路能夠被應(yīng)激、炎性細(xì)胞因子等多種因素激活，被活化后可調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄，參與炎癥、細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化、細(xì)胞周期阻滯、細(xì)胞凋亡等過程。同樣是通過三級鏈?zhǔn)椒磻?yīng)依次磷酸化并激活JNK。目前明確的JNK直接上游激酶MAPKKs包括MKK4和MKK7，且JNK的激活是通過MKK4和MKK7雙磷酸化其Thr183和Tyr185位點來實現(xiàn)的，該反應(yīng)在細(xì)胞核和胞質(zhì)內(nèi)進(jìn)行。研究[25]發(fā)現(xiàn)，MKK7優(yōu)先磷酸化Thr183位點，而MKK4優(yōu)先磷酸化Tyr185位點。也有實驗證實，MKK7可以特異性地激活JNK，而MKK4對JNK和p38MAPK都可以激活，JNK被激活后，從胞質(zhì)中移位到細(xì)胞核，通過磷酸化激活多種核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子，如Elk-1、c-Jun、c-fos、ATP-2、p53以及非轉(zhuǎn)錄因子，如Bcl-2超家族，促進(jìn)相關(guān)靶基因的轉(zhuǎn)錄和新蛋白質(zhì)的合成，從而發(fā)揮相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)。

3.2 JNK/SAPK信號通路在DKD發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制 由于DKD患者機(jī)體多存在氧化應(yīng)激，且炎癥因子增多，從而JNK信號通路被激活。JNK/SAPK是TGF-β1下游重要的信號通路，參與DKD的進(jìn)展過程。信號通路多為雙向，JNK是TGF-β1表達(dá)的重要上游調(diào)節(jié)劑，其可以促進(jìn)特異性蛋白(SP-1)介導(dǎo)的TGF-β1表達(dá)，反之亦然[26]。在STZ誘導(dǎo)糖尿病大鼠中發(fā)現(xiàn)，糖尿病組大鼠腎臟非JNK、磷酸化JNK蛋白的表達(dá)及磷酸化JNK與非JNK比值均顯著增加，足細(xì)胞裂孔隔膜Nephrin蛋白表達(dá)顯著降低，表明糖尿病時機(jī)體內(nèi)葡萄糖自氧化產(chǎn)生大量ROS，從而激活腎臟內(nèi)JNK信號通路，引起足細(xì)胞損傷。Kim等[25]研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病模型大鼠腎皮質(zhì)氧化產(chǎn)物丙二醛含量逐漸增多，超氧化物歧化酶活力逐漸下降，腎皮質(zhì)氧化水平明顯升高，氧化應(yīng)激激活JNK/SAPK信號通路，同時其下游Caspase-3蛋白被活化，進(jìn)而誘導(dǎo)足細(xì)胞凋亡。Fukusumi等[27]研究發(fā)現(xiàn)，可以通過體外抗nephrin抗體處理足細(xì)胞，促進(jìn)nephrin和肝配蛋白B1的磷酸化，進(jìn)一步活化JNK通路、誘發(fā)足細(xì)胞損傷。還有研究[28,29]發(fā)現(xiàn)，在DKD小鼠中，跨膜蛋白16A可通過激活p38MAPK/JNK信號通路誘導(dǎo)足細(xì)胞凋亡而加重腎損傷。

綜上所述，TGF-β/Smad、p38MAPK、JNK/SAPK信號通路共同參與了DKD的發(fā)生發(fā)展過程。因此通過對以上信號通路相關(guān)分子表達(dá)的干預(yù)可能為DKD的預(yù)防和治療提供新思路。但是，TGF-β/Smad、p38MAPK、JNK/SAPK信號通路傳遞錯綜復(fù)雜，對于三條信號通路涉及的多種細(xì)胞因子、蛋白和受體等還有許多未明確之處，有待進(jìn)一步探討。