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        血清HE4在慢性腎臟病中的表達(dá)水平及機(jī)制研究進(jìn)展*

        2023-02-10 23:41:59高冉冉胡洪貞宋慧慧艾珊珊綜述審校
        國際檢驗醫(yī)學(xué)雜志 2023年1期
        關(guān)鍵詞:腎臟病纖維細(xì)胞蛋白酶

        高冉冉,胡洪貞,韓 聰,宋慧慧,申 振,艾珊珊 綜述,李 偉△ 審校

        1.山東中醫(yī)藥大學(xué),山東濟(jì)南 250014;2.山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院,山東濟(jì)南 250014

        慢性腎臟病(CKD)作為一種慢性疾病,在世界范圍內(nèi)發(fā)病率逐年上升,全球負(fù)擔(dān)巨大,全球約10% 的成年人受到某種形式的慢性腎臟疾病的影響,每年導(dǎo)致120萬人死亡[1]。腎臟纖維化是慢性腎臟病的主要特征之一,若不及時進(jìn)行有效干預(yù)治療,將逐漸導(dǎo)致終末期腎臟病(ESRD)。而一旦發(fā)展為ESRD,常需進(jìn)行腎臟替代治療,將給患者帶來巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和精神壓力。目前,CKD通常依賴于估算腎小球濾過率(eGFR)來進(jìn)行分級,eGFR會受血尿素氮(BUN)、血肌酐(Scr)等因素影響,然而STEUBL等[2]研究表明,在40%~50%的腎實質(zhì)受到可逆或不可逆損傷時血清中肌酐的濃度才會升高,因此血肌酐在CKD早期診斷中缺乏特異性。某些生物學(xué)標(biāo)志物可以預(yù)測CKD的進(jìn)展,尋找高靈敏度和特異度的生物學(xué)標(biāo)志物進(jìn)行早期篩查干預(yù),能有效延緩CKD進(jìn)展為終末期腎臟病的進(jìn)程和降低死亡率,提高患者預(yù)后和生存質(zhì)量。近年來人附睪蛋白4(HE4)作為腫瘤標(biāo)志物被廣泛應(yīng)用于卵巢癌等癌癥的早期篩查中。后有研究發(fā)現(xiàn)在非腫瘤慢性腎臟病患者中血清HE4水平普遍升高,有學(xué)者認(rèn)為其升高主要與eGFR下降和HE4作為蛋白酶抑制劑參與腎纖維化的進(jìn)程相關(guān),但分析尚不全面,未充分闡明其機(jī)制。本文就血清HE4和慢性腎臟病、腎臟纖維化之間的潛在聯(lián)系作一綜述,以探討HE4在慢性腎臟病和腎臟纖維化中的表達(dá)影響機(jī)制,進(jìn)一步探究其臨床意義,以期提高其臨床應(yīng)用價值。

        1 HE4

        1.1HE4的生物學(xué)特性及功能 HE4最早在1991年由Kirchhoff從人附睪上皮中克隆出來,也被稱為WAP四二硫化物核心域蛋白2(WFDC2)。HE4基因多表達(dá)在呼吸系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)管道上皮細(xì)胞,后研究發(fā)現(xiàn)HE4在腎臟遠(yuǎn)曲小管中也有表達(dá)[4]。其蛋白結(jié)構(gòu)屬于含4個二硫鍵核心區(qū)域的乳酸性蛋白家族,包含八個半胱氨酸組成的WAP結(jié)構(gòu)[3],是一種相對分子質(zhì)量較小的、酸性的、半胱氨酸含量豐富的分泌性糖基化蛋白[4]?,F(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)HE4的已知編碼基因位于染色體20q12-13.1上,長度約12 kb,包含4個內(nèi)含子和5個外顯子,相對分子質(zhì)量約為25×103[5],已被證實是一種新型蛋白酶抑制劑,能抑制各種絲氨酸蛋白酶、胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶和基質(zhì)金屬酶蛋白的活性[6]。WFDC2基因啟動子含有不同的與炎癥相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點,包括NF-KB因子,表明HE4可能在炎癥中發(fā)揮潛在作用[4],此外HE4還具有促進(jìn)細(xì)胞增殖和腫瘤生長、入侵遷移和黏附的作用[7]。

        1.2人附睪蛋白的影響因素 目前研究表明HE4基因多在卵巢癌患者體內(nèi)表達(dá)明顯[7],與癌癥的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移相關(guān),在臨床上多作為診斷卵巢癌的生物學(xué)標(biāo)志物[8]。有學(xué)者在研究血清HE4時提出除腫瘤因素影響外,血清HE4水平還受多種人口統(tǒng)計學(xué)變量的影響,如年齡、性別、吸煙史、更年期、懷孕或體重指數(shù)升高等[9-10]。FERRARO等[9]的一項系統(tǒng)評價結(jié)果顯示,HE4血液濃度男性比女性大約低7%~9%,吸煙者比不吸煙者高20%~30%,與體質(zhì)量指數(shù)成負(fù)相關(guān);絕經(jīng)狀態(tài)和年齡都是影響HE4水平的重要因素,年齡主要影響絕經(jīng)后女性HE4水平。絕經(jīng)后人群的HE4水平高于絕經(jīng)前人群,并隨著年齡的增長而升高。近年來不少報道中指出血清HE4濃度會隨著血肌酐水平升高而升高,兩者呈正相關(guān)[11-12]。在BOLSTAD等[13]的一篇報道中指出以Scr為50 μmol/L作為基線,Scr為70 μmol/L時,HE4水平升高12%,80 μmol/L時升高17%,90 μmol/L時升高22%,100 μmol/L時升高27%。

        2 HE4與CKD

        2.1血清HE4作為腎功能進(jìn)展標(biāo)志物 通過Scr或胱抑素C(Cys C)估算eGFR是目前常用的評估腎功能的指標(biāo),但受人種、體型、飲食、藥物等非濾過性病理及生理因素的影響,估算eGFR結(jié)果會存在偏差[14]。有研究表明,Scre和Cys C在CKD早期階段表達(dá)水平缺乏特異性,當(dāng)腎臟出現(xiàn)實質(zhì)性損傷時濃度才會升高[15],因此進(jìn)一步尋找能早期反映腎功能的多樣化生物學(xué)指標(biāo)意義重大。

        近年來,多項研究發(fā)現(xiàn)血清HE4濃度與腎功能程度之間有著密切的關(guān)聯(lián),宋勇林等[16]研究顯示在CKD患者中血清HE4水平呈現(xiàn)升高且隨著CKD分期的增高而升高,在該研究中ROC曲線分析結(jié)果顯示,HE4對CKD的診斷價值優(yōu)于β2-微球蛋白(β2-MG)、BUN等傳統(tǒng)腎功能指標(biāo)。WANG等[3]通過Person相關(guān)分析比較HE4濃度和常規(guī)腎功能指標(biāo)相關(guān)性得出HE4與Scr、BUN和Cys C呈正相關(guān),與GFR呈負(fù)相關(guān),且HE4對CKD的診斷價值高于Scr、BUN和Cys C。由此可見,HE4可作為腎功能不全潛在診斷和預(yù)后判斷的新型生物標(biāo)志物[17]。

        2.2血清HE4水平受腎功能進(jìn)展影響機(jī)制 HE4相對分子質(zhì)量約為25×103,相對分子質(zhì)量相對較小可以通過腎臟濾過膜,當(dāng)腎功能損傷時,腎臟的濾過和重吸收功能受影響,HE4的過濾受到干擾從而在血清中濃度升高[18],在表達(dá)上呈現(xiàn)相對特異度。

        腎周毛細(xì)血管稀疏,組織氧供減少是慢性腎臟病進(jìn)展的一個重要因素[19]。慢性缺氧可通過誘導(dǎo)缺氧誘導(dǎo)因子1 (HIF-1)的激活,進(jìn)而促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化、增加細(xì)胞因子、誘導(dǎo)腎小球內(nèi)皮細(xì)胞凋亡等機(jī)制導(dǎo)致慢性腎臟病進(jìn)展。張磊[20]構(gòu)建HE4啟動子的報告基因載體及其截短體,通過熒光素酶報告基因?qū)嶒灪虲HIP實驗表明HIF-1α通過直接結(jié)合在HE4啟動子上轉(zhuǎn)錄調(diào)控HE4的高表達(dá),缺氧可以顯著增加腎小管上皮細(xì)胞中的HE4,上調(diào)HE4水平。

        3 HE4與腎臟纖維化

        3.1血清HE4作為腎臟纖維化程度標(biāo)志物 CKD的終末病理結(jié)局以廣泛腎臟纖維化為主要特征[21]。廣泛腎臟纖維化作為慢性腎臟病終末病理結(jié)局的主要特征,其表現(xiàn)是腎臟固有細(xì)胞的纖維化,實質(zhì)是腎固有細(xì)胞的受損壞死。早期發(fā)現(xiàn)和干預(yù)可以顯著延緩病情進(jìn)展,減少并發(fā)癥,提高生存率。腎臟纖維化的診斷依賴于腎臟生理病理表現(xiàn)[22],組織病理學(xué)檢查目前被認(rèn)為是診斷腎纖維化的金標(biāo)準(zhǔn),然而腎活檢存在一定的局限性,有發(fā)生并發(fā)癥的可能[21]。確定靈敏和準(zhǔn)確的腎纖維化無創(chuàng)生物學(xué)標(biāo)志物對腎病患者的早期診斷和治療至關(guān)重要。多項研究表明,在腎損傷的患者中血清HE4水平和腎纖維化水平呈正相關(guān)[23-26]。LUO等[27]在研究中用ROC分析血清HE4的診斷能力,以141 pmol/L為臨界值,HE4的曲線下面積(AUC)值為0.857(95%CI,0.779~0.934),用于區(qū)分有腎臟纖維化和無腎臟纖維化的患者,其靈敏度和特異度分別為82.1%和84.0%,免疫組化結(jié)果顯示,腎活檢標(biāo)本中HE4表達(dá)的增加與腎臟纖維化密切相關(guān),而血清HE4濃度與腎活檢中HE4組織表達(dá)濃度顯著相關(guān),故血清HE濃度可反映腎臟纖維化。LINOQUIST等[28]通過比較纖維化相關(guān)成纖維細(xì)胞和正常成纖維細(xì)胞發(fā)現(xiàn)HE4在基因和蛋白水平上的表達(dá)水平顯著增加,而且對1例遺傳性腎炎患者的腎活檢進(jìn)行觀察,他們發(fā)現(xiàn)HE4在人類纖維化腎臟中的表達(dá)升高。基于多項研究結(jié)果表明HE4可作為預(yù)測腎臟纖維化程度的潛在生物標(biāo)志物。

        3.2血清HE4水平受腎臟纖維化影響的機(jī)制 腎臟纖維化是多方因素共同作用的結(jié)果,是一個復(fù)雜的病理過程,其發(fā)生和進(jìn)展由腎小球硬化、腎小管間質(zhì)纖維化、炎細(xì)胞浸潤以及腎實質(zhì)丟失等共同參與[29]。此外,還有研究指出核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)信號通路、轉(zhuǎn)生長因子β(TGF-β)/Smads信號通路是腎臟纖維化主要的通路[30]。關(guān)于腎臟纖維化的主要環(huán)節(jié),ZHANG等[31]認(rèn)為包括炎細(xì)胞浸潤、細(xì)胞因子表達(dá)異常、上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化、細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)異常堆積等是破壞腎臟正常組織結(jié)構(gòu)并最終導(dǎo)致腎功能進(jìn)行性喪失的主要原因。以下將主要圍繞這幾點展開論述血清HE4水平受腎臟纖維化影響的機(jī)制。

        3.2.1HE4與肌成纖維細(xì)胞 活化的成纖維細(xì)胞,即肌成纖維細(xì)胞,其能表達(dá)平滑肌肌動蛋白,被認(rèn)為是腎臟纖維化的關(guān)鍵介質(zhì)[28]。LEBLEU等[34]使用α SMA-RFP轉(zhuǎn)基因小鼠模型追蹤和分離肌成纖維細(xì)胞,進(jìn)行基因表達(dá)譜分析,發(fā)現(xiàn)肌成纖維細(xì)胞中HE4基因上調(diào)最高。

        3.2.2HE4與炎細(xì)胞浸潤 在纖維化啟動初始階段腎小管細(xì)胞損傷導(dǎo)致局部炎癥形成,激活先天免疫系統(tǒng),進(jìn)而合成和釋放促炎癥和纖維化的細(xì)胞因子[28]。在炎細(xì)胞浸潤促纖維化過程中,炎癥細(xì)胞可產(chǎn)生纖維生長因子促進(jìn)局部成纖維細(xì)胞或炎癥細(xì)胞本身增殖產(chǎn)生ECM促纖維化;炎癥細(xì)胞也可直接轉(zhuǎn)化為膠原生成纖維母細(xì)胞或肌纖維母細(xì)胞促纖維化[32]。而炎癥和感染可能是HE4分泌的補(bǔ)充因素,BENE等[33]研究發(fā)現(xiàn)炎性因子白細(xì)胞介素-6(IL-6)、IL-8的表達(dá)與HE4 mRNA具有相似的時間依賴變化模式,HE4受NF-κB通路和促炎信號傳導(dǎo)上調(diào)。故在腎臟纖維化中血清HE4水平會上調(diào)。

        3.2.3HE4與ECM異常堆積 纖維化過程中的典型標(biāo)志是細(xì)胞外基質(zhì)的過度沉積。關(guān)于細(xì)胞外基質(zhì)異常堆積促纖維化,NOGUEIRA等[29]提到蛋白纖溶酶原激活劑抑制劑-1(PAI-1)、凝血酶敏感蛋白-1(TSP-1)、結(jié)締組織生長因子(CTGF)、膠原Ⅰ、基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP-2)及基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑1(TIMP1)等促細(xì)胞外基質(zhì)分子會使細(xì)胞外基質(zhì)沉積增加,從而促進(jìn)腎臟纖維化。一項研究在單側(cè)輸尿管梗阻(UUO)小鼠模型中分析與ECM沉積相關(guān)基因時發(fā)現(xiàn)HE4表達(dá)顯著上調(diào)[31]。研究認(rèn)為基質(zhì)金屬蛋白酶及其組織抑制劑是ECM沉積的主要因素,而HE4作為一種蛋白酶抑制劑,可以抑制絲氨酸蛋白酶和基質(zhì)金屬蛋白酶等多種蛋白酶的活性,特異性地抑制I型膠原的降解,導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)降解減少,介導(dǎo)腎臟纖維化[3,34]。此外,過表達(dá)的HE4還能激活NF-κB通路抑制MMP-2的表達(dá),從而減少細(xì)胞外基質(zhì)降解促進(jìn)腎臟纖維化[20],因此慢性腎病患者腎臟纖維化過程中血清HE4顯著升高[23]。

        3.2.4HE4與上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化 關(guān)于上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)的最新研究表明上皮細(xì)胞附著于基底膜轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞,上皮細(xì)胞經(jīng)歷細(xì)胞周期停滯和代謝改變,誘導(dǎo)免疫細(xì)胞浸潤和擾亂上皮間充質(zhì)串?dāng)_,啟動和加速纖維化過程[35]?;贓MT中上皮細(xì)胞附著于基底膜轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞這一研究結(jié)論,筆者推測可能在EMT過程中基底膜侵襲和黏附力增強(qiáng),而HE4參與基底膜侵襲和黏附[7],故血清中HE4表達(dá)可能上調(diào)。

        4 討 論

        慢性腎臟病是指腎臟結(jié)構(gòu)或功能異常>3個月[36]。涵蓋病種廣泛,主要包括各種原發(fā)的、繼發(fā)的腎小球腎炎、腎小管損傷和腎血管的病變等,原發(fā)性病變主要包括膜性腎病、IgA腎病等,繼發(fā)性病變主要包括糖尿病腎病、高血壓腎病、過敏性紫癜腎炎、紅斑狼瘡腎炎等[37]。腎小球血管血流動力學(xué)的改變出現(xiàn)高灌注和高濾過狀態(tài)、腎單位高代謝、腎組織上皮細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化、腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)的激活等均會促進(jìn)腎臟纖維化,腎臟纖維化是慢性腎臟病進(jìn)展為腎功能不全的共同通路[38]。隨著病情的不斷進(jìn)展,各種心腦血管事件(如心肌梗死、中風(fēng)、心力衰竭等)風(fēng)險增加、患者總體死亡率的風(fēng)險也顯著增加[1]。據(jù)估計,到2040年CKD將成為全球第五大死亡原因,是所有主要死亡原因中預(yù)計增長最大的原因之一[39]。因此能及時發(fā)現(xiàn)、早期干預(yù)是延緩慢性腎臟病進(jìn)展、減少并發(fā)癥和提高生存率的關(guān)鍵[37]。

        HE4是一種相對分子質(zhì)量較小的、酸性的、半胱氨酸含量豐富的分泌性糖基化蛋白,具有蛋白酶抑制、炎癥反應(yīng)和促進(jìn)細(xì)胞增殖、黏附的作用。血清HE4濃度在早期慢性腎臟病患者中升高[16,40],與腎臟纖維化程度和血肌酐水平呈正相關(guān),與eGFR之間負(fù)相關(guān),對CKD的早期診斷價值更優(yōu)于Scr、BUN和Cys C[3,16],可作為反映CKD嚴(yán)重程度和腎臟纖維化程度的標(biāo)志物。本文通過詳細(xì)綜述,分析其機(jī)制:在慢性腎臟病中,腎功能受損腎小球濾過功能下降導(dǎo)致血清HE4濾過受干擾,以及慢性腎臟病進(jìn)展過程中組織缺氧增加腎小管上皮細(xì)胞中的HE4,故血清HE4水平升高;在腎臟纖維化過程中,HE4可通過抑制絲氨酸和基質(zhì)金屬蛋白酶等的活性促ECM沉積、隨肌成纖維細(xì)胞表達(dá)上調(diào)、經(jīng)NF-κB等信號通路促炎細(xì)胞浸潤、參與EMT等介導(dǎo)腎臟纖維化。故血清HE4水平隨腎纖維化程度進(jìn)展而升高并可對慢性腎臟病預(yù)后評估有一定的指導(dǎo)意義。在目前腎活檢因其有創(chuàng)性不被大多數(shù)患者所接受及其他生物學(xué)標(biāo)志物在疾病早期靈敏度低的大環(huán)境下,血清HE4樣本易收集且易于監(jiān)測,能快速、經(jīng)濟(jì)的反映早期CKD進(jìn)展情況以及腎臟纖維化程度,可應(yīng)用于非腫瘤CKD患者的預(yù)后推測和風(fēng)險評估,作為早期診斷和預(yù)后評估的新型生物學(xué)標(biāo)志物具有重要意義。但目前對其研究尚不充分,只是依據(jù)現(xiàn)有研究作出的理論推測,仍需要進(jìn)一步通過臨床和實驗研究來驗證。此外,腎臟纖維化是加速腎功能惡化的主要原因,有研究報道[41],HE4在纖維化過程中發(fā)揮著重要作用,抑制HE4可促進(jìn)腎纖維化的改善,基于HE4介導(dǎo)腎臟纖維化進(jìn)一步探討能否以HE4為靶點進(jìn)行腎臟纖維化的防治并改善腎功能,為臨床提供了研究的新思路。

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