李東哲，王丹丹，蔡 明，田 甜，楊東浩，張 宏

（石家莊醫(yī)學高等?？茖W校，河北石家莊 050500）

糖尿病腎病（Diabetic nephropathy，DN）是糖尿病眾多并發(fā)癥之一，如不積極治療，最終可進展為終末期腎?。‥nd stage renal diseases，ESRD）。在西方國家，DN居ESRD原發(fā)疾病之首，約占25%～42%，我國約占6%～10%[1]。DN是發(fā)達國家ESRD行腎替代治療的最主要原因，也正在成為包括我國在內的發(fā)展中國家ESRD的首位病因。DN是糖尿病微血管并發(fā)癥之一，亦是糖尿病患者主要的死亡原因。隨著糖尿病治療的不斷改進，糖尿病急性并發(fā)癥的發(fā)病率已顯著下降，然而糖尿病的各種慢性并發(fā)癥，包括DN的發(fā)生率卻明顯增高。廣義的DN病變包括感染性病變和血管性病變，感染性病變有腎盂腎炎和腎乳頭壞死，血管性病變包括微血管病變和大血管病變，大血管病變包括腎動脈硬化（累及腎動脈主干及分支）和腎小動脈硬化（累及入球和出球小動脈），微血管病變是指腎小球硬化，分結節(jié)性、滲出性和彌漫性三種，其中最典型的是結節(jié)性腎小球硬化。DN具體的病因和發(fā)病機制尚不清楚，目前認為系多因素參與，在一定的遺傳背景及部分危險因素的共同作用下致病。因此，進一步探討DN的發(fā)病機制及尋求有效的防治方法具有十分重要的意義。本文就糖尿病腎病的影響因素及相關信號通路研究進行綜述。

1 糖尿病腎病的影響因素

1.1 腎臟血流動力學異常

近年來，許多動物實驗和臨床研究均提示，腎小球血流動力學改變在DN的發(fā)生和發(fā)展中起著重要作用，甚至可能是DN的始動因素。高血糖可使糖尿病患者毛細血管持續(xù)性擴張，導致腎小球毛細血管基底膜增厚、內皮損傷，腎動脈及其分支硬化，彈性阻力增加及血管管腔閉塞，導致腎臟各級動脈血流動力學改變，造成腎小球濾過率增加。持續(xù)的腎小球高灌注、高濾過，可損害腎小球，加速腎小球硬化和腎功能衰竭，促使DN的形成。

1.2 糖代謝紊亂

大量實驗證實，高血糖可引起一系列的代謝紊亂，包括蛋白質的非酶糖化、葡萄糖轉運蛋白失調、多元醇通路激活、氧化應激和二?；视?蛋白激酶C（DAG-PKC）通路的激活等。高血糖導致的代謝紊亂可促使腎小球基底膜增厚和細胞外基質（Extracellular matrix，ECM）聚集，從而導致腎臟纖維化，而腎臟纖維化是DN最重要的病理生理過程。

1.3 糖基化終末產(chǎn)物

近年的研究證明，蛋白質、脂質及DNA等與還原糖之間形成的非酶促糖基化終末產(chǎn)物（Advanced glycation end products，AGEs）參與了DN的發(fā)生發(fā)展[2]。長期高血糖導致AGEs生成增多，AGEs能引起ECM中IV型膠原、層黏蛋白和玻璃體結合蛋白等發(fā)生質和量的改變，從而造成ECM積聚，而ECM積聚與DN的發(fā)生發(fā)展密切相關。

1.4 細胞因子的作用

在DN發(fā)病的各種因素中，細胞因子發(fā)揮的作用涉及到DN發(fā)病過程中的許多方面，如ECM代謝、血流動力學改變、細胞肥大和細胞增殖等。糖尿病發(fā)生時，各種細胞因子的表達受AGEs、胰島素和血糖水平、蛋白激酶c（protein kinase C,PKC）活性、血管活性因子、脂蛋白和蛋白質攝入量等因素的調節(jié)和控制，在上述因素的調節(jié)和控制下，細胞因子之間相互作用、影響，構成了DN發(fā)病過程中復雜的細胞因子網(wǎng)絡[2]。

1.5 遺傳因素

DN為多環(huán)境因素與多基因共同作用下發(fā)生的疾病，盡管嚴格控制血壓、血糖，仍有約30%的糖尿病病人發(fā)生DN。Fogarty等[3]通過研究發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)性高血壓、尿白蛋白排泄率呈高度遺傳，二者呈正相關，提示二者可能共同擁有某種相同的遺傳因素。

2 參與DN發(fā)生發(fā)展的信號通路

DN發(fā)生發(fā)展的各種影響因素均通過一定的信號轉導通路發(fā)揮作用，因此，對于信號通路的研究是探討DN發(fā)病機制的關鍵。

2.1 絲裂原活化蛋白激酶信號通路

絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen activated protein kinase，MAPK）信號通路是由絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶組成的信號傳導通路，通過介導細胞外信號傳導到細胞內，參與調控細胞分裂、分化遷移、代謝凋亡及基因表達等多種生物學效應[4]。目前，MAPK信號通路在DN發(fā)生發(fā)展中研究較多的通路主要有：p38絲裂原活化蛋白激酶通路（p38MAPK）、細胞外信號調節(jié)激酶（Extracellular regulated protein kinases，ERK1/2）通路、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）通路。

2.1.1 p38MAPK信號通路 p38MAPK信號通路是細胞信號傳遞的交匯點，其可被多種應激刺激激活。研究表明，高糖環(huán)境下，MAP kinase kinase3/6/4（MKK3/6/4）作為p38MAPK上游激酶的激活劑，其表達水平升高可導致p38MAPK磷酸化[5]。p38MAPK磷酸化時，絲氨酸和蘇氨酸殘基上的轉錄因子激活肌細胞增強因子2C、轉錄激活因子-1（Activating transcription factor-1，ATF-1）和ATF-2，促進腎小球系膜細胞產(chǎn)生纖連蛋白，加速ECM的聚集[6-8]。而抑制p38MAPK通路可減輕ECM聚集，進而防止腎小球基底膜增厚，延長DN的發(fā)展進程[9]。還有研究提示[10]，高糖環(huán)境時，腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)被激活，再通過p38MAPK信號通路誘發(fā)DN。此外，活化的p38MAPK通路也可通過炎癥反應促進DN的發(fā)生和發(fā)展。

2.1.2 ERK信號通路 ERK信號通路經(jīng)典的激活途徑為Ras-Raf-MEK-ERK，是目前研究最為詳盡的MAPK信號通路。ERK信號通路主要被各種生長因子、離子射線、過氧化氫等磷酸化而激活進入細胞核，作用于多種轉錄因子，參與細胞的增殖與分化。ERK信號通路亦參與了DN的發(fā)生與發(fā)展，并起重要作用。研究表明，除了細胞外刺激可以激活ERK信號傳導通路加速DN以外，ERK信號通路也可以以其它方式加速DN。ERK信號通路磷酸化細胞內磷脂酶A2，以加速類花生酸和花生四烯酸的釋放，導致DN時的血流動力學發(fā)生改變[11]；ERK信號通路參與轉化生長因子-β（Transforming growth factor-β，TGF-β）信號級聯(lián)，導致MCs生長和其它原代細胞功能的改變，并在腎纖維化中起作用。所有這些都是促進DN發(fā)生與發(fā)展的重要因素。

2.1.3 JNK信號通路 MAPK、MAPK激酶（MAPKK）和MAPK激酶激酶（MAPKKK）是多級蛋白激酶級聯(lián)反應中3個關鍵激酶[12]。JNK是3個激酶模塊的重要部分，MAPKKKs和MAPKKs屬于上游激酶，它們通過級聯(lián)式反應依次磷酸化并激活JNK。JNK包含雙磷酸化功能區(qū)（由3種氨基酸Thr、Pro和Tyr組成），定位于胞質。JNK通過磷酸化其氨基末端殘基被激活，激活的JNK從胞漿移位到細胞核中，并發(fā)揮作用。在2型糖尿病患者和糖尿病動物模型中，MAPKKK主要通過環(huán)境應激和炎性細胞因子使JNK被激活[13]，被激活的JNK磷酸化c-Jun蛋白Ser63和Ser73，從而通過轉錄機制進入細胞核，調節(jié)激活蛋白-1的轉錄和表達。這些作用會導致胰島素抵抗和高血糖，從而促進DN的進展[14]。

2.2 轉化生長因子-β信號通路

TGF-β是TGF-β超家族的核心成員，存在3種同型異構體，分別為TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3，在許多組織和器官中廣泛表達。TGF-β通過與細胞表面的受體結合，可將其下游分子激活，然后將信號從細胞表面?zhèn)鬟f至細胞核，從而抑制或激活相關靶基因的表達[15]，參與細胞生長、分化、凋亡、纖維化與創(chuàng)面修復等多種生物學過程。早期的一項研究表明，在高糖條件下培養(yǎng)的腎足細胞和db/db小鼠模型的腎臟組織中，TGF-β1的表達上調[16]。TGF-β1是一種強大的多功能細胞因子，在抑制ECM降解和加速ECM生成中發(fā)揮重要作用，而腎小球和間質中ECM聚集，以及功能喪失的腎單位和炎性細胞浸潤，是進行性DN的常見病理特征[17]。動物實驗和人體臨床試驗證實了TGF-β1在腎纖維化中的重要作用[18]。上述研究結果均提示，TGF-β1信號通路在DN的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮了重要作用。

2.3 核因子-κB信號通路

核因子-κB（Nuclear factor-κB，NF-κB）能與免疫球蛋白κ輕鏈基因的增強子κB序列特異結合，是一個核轉錄因子蛋白家族。NF-κB包括5個亞單位：p65（RelA）、c-Rel、RelB、p50/p105（NF-κB1）、p52/p100（NF-κB2），可形成各種異源二聚體或同源二聚體。細胞在靜息狀態(tài)下，NF-κB與其抑制蛋白IκB（Inhibitor of NF-κB，IκB）形成復合體，以無活性的形式存在于胞漿中。當受到細胞外信號刺激后，IκB激酶（IκB kinase，IKK）復合體活化，將IκB磷酸化，使NF-κB暴露核定位位點。游離的NF-κB迅速移位到細胞核，與特異性序列結合，誘導相關基因轉錄[19]，從而參與包括細胞增殖、遷移、凋亡、分化、免疫和炎癥反應在內的許多細胞過程。

NF-κB信號通路是目前公認的介導炎性反應的主要信號通路，在DN、慢性炎癥和自身免疫性疾病等疾病的進程中發(fā)揮著重要作用。Lee等[20]研究發(fā)現(xiàn)，DN時，腎小管間質和腎小球細胞中NF-κBp65蛋白活性增加，MCP-1 mRNA表達上調。該項研究還發(fā)現(xiàn)，活化的NF-κB易位至細胞核，并觸發(fā)其靶基因，包括其下游炎癥介質的表達，從而誘導持續(xù)性炎癥反應增強，導致過度的FN產(chǎn)生和ECM聚集，因此認為NF-κB信號通路在DN發(fā)生與發(fā)展的作用機制中起到了重要作用。

2.4 Wnt信號通路

Wnt信號通路是控制調節(jié)細胞生長與增殖的關鍵途徑，在腫瘤發(fā)生與胚胎發(fā)育中起著重要作用。Wnt是一種含有大量半胱氨酸殘基的分泌型糖蛋白，主要通過旁分泌或自分泌的方式激活其下游受體而發(fā)揮作用[21]，是一條高度保守的信號通路。該通路的主要成分有：β-環(huán)連蛋白（β-catenin）、T細胞因子/淋巴增強因子（T cell factor/lymphoid enhancer factor，TCF/LEF）轉錄因子家族和Wnt蛋白家族等[22]。Surendran等[23]在研究腎臟纖維化的過程中發(fā)現(xiàn)，在腎臟組織里，存在于Wnt信號通路中的Wnt4、β-catenin、TCF的表達水平上調，而腹腔注射Wnt信號通路抑制劑重組人分泌型卷曲相關蛋白4后，間質細胞和腎小管上皮細胞中成纖維細胞數(shù)目減少，Wnt4、β-catenin、TCF的表達下調，腎纖維化被抑制，提示W(wǎng)nt信號轉導通路可能在腎臟纖維化中發(fā)揮重要作用，而腎臟纖維化是DN的主要病理特征之一。

2.5 蛋白酪氨酸激酶/信號轉導轉錄激活因子信號通路

蛋白酪氨酸激酶/信號轉導轉錄激活因子（Janus kinase/signaltransducer and activator of transcription，JAK/STAT）信號通路是一條由多種細胞因子共同激活的信號傳導通路，主要包含受體家族、JAK家族及STATs家族。其中JAKs蛋白是一種非受體型酪氨酸激酶，與白細胞介素、干擾素等細胞因子受體結合后被激活，激活的JAKs蛋白能進一步激活STATs蛋白。STATs作為一種核轉錄因子，可與特定的含磷酸化酪氨酸的肽段結合，啟動與細胞增殖及分化、遷移等相關的基因表達，進而參與完成多種生理功能[24-25]。在高糖環(huán)境下，生長因子、細胞因子、血管緊張素II（Angiotensin II，AngII）[26-27]、活性氧（Reactive oxygen species，ROS）產(chǎn)生增加，或其它上游信號，都能誘導JAK/STAT信號通路的激活[28]。其中JAK2受體與AngII結合后，使磷酸酶SHP-1的活性被抑制，并導致ROS生成增加，促進JAK2磷酸化；磷酸化的JAK2將其下游的STAT（STAT1、STAT3、STAT5）進一步激活[29]，同時引起細胞因子TGF-β的產(chǎn)生，激活TGF-β信號通路，使ECM成分表達增多，促使DN的發(fā)生和發(fā)展[30]。

2.6 Ras同源基因/Rho相關卷曲蛋白激酶信號轉導通路

Rho蛋白屬于Ras蛋白超家族中的成員，包括RhoA、RhoB、RhoC等。ROCK是目前研究最為清楚的Rho下游靶效應分子，屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族成員，由兩種同源異構體構成，即ROCK-1和ROCK-2。ROCK擁有多個下游磷酸化靶點，ROCK通過磷酸化其下游靶點并激活相應信號轉導通路，從而完成一系列的生物學效應，如信號傳導、細胞增殖、細胞黏附、抗凋亡及轉型等。高糖環(huán)境下，細胞內甘油二酯（Diacylglycerol，DAG）的水平增加，進而活化PKC，PKC通過磷酸化參與RhoA活化[31]。激活的RhoA刺激作為RhoA第一個下游靶標的Ser/Thr激酶ROCK，形成完整的信號傳導途徑，從而促進蛋白尿形成和足細胞凋亡。此外，Rho/ROCK信號通路激活時，RhoA增加，導致腎小球濾過率降低[32]，腎血流動力學被破壞[33]，腎小球硬化加劇[34]，并增加ECM的聚集[35]。所有這些病理變化均參與了DN的發(fā)生和發(fā)展。

總之，不同的信號通路可通過不同的機制參與DN的發(fā)生和發(fā)展，這些信號通路在DN的發(fā)病中并不單獨存在，可通過相互作用、相互影響參與DN的進程。

3 結語

DN是糖尿病常見的微血管并發(fā)癥之一，是糖尿病導致的腎臟損害。隨著糖尿病發(fā)病率的上升，DN患者亦逐漸增多，且至今尚未有特效藥物，針對DN的治療仍然是以預防為主。隨著對DN病因及發(fā)病機制的進一步探索，DN的治療將受益于多種闡明的信號傳導通路及相關的基因和蛋白質。因此，對于DN病因及發(fā)病機制的研究，對尋找DN有效的防治方法具有重要意義。