肾性骨病分子机制的研究进展

此外血栓素、血管紧张素Ⅱ、内皮素、PDGF 和胰岛素样生长 因子21 也有潜在的增加 TGF2β/ TGF2βR 系统活性的作用 ,高 糖仅能使 PTC细胞上 TGF2β1mRNA 的达增加 ,只有同时 有 PDGF的二重刺激才会使 TGF2β1 的蛋白合成和分泌增 加[16 ] 。和大多数肾间质纤维化的动物模型一样 ,血管紧张 素Ⅱ可以协同高糖刺激 PTC[31 ]和肾间质 FBC[32 ] TGF2β1 mR2 NA 表达和 ECM合成增加 ,TGF2β1 的中和抗体可以逆转该 效应 ,并能减少肾间质 MyoF ,抑制巨噬细胞在肾间质浸 润[19 ] 。ACEI治疗 DN 很大程度上是得益于它阻断了血管 紧张素刺激 TGF2β分泌的效果 ,已经证实开博通逆转高糖 所致的 LLC2PK1 的生长效果 ,部分也是通过减少 TGF2β受 体蛋白表达来实现的。故有人将 AⅡ、TGF2β1 对 ECM 的作 用称之为“血管紧张素2TGF2β12ECM轴”。 修饰素 (decorin)是一种重要的细胞外基质 ,它与 TGF2 β1 可以互相结合 ,而抑制对方的基因表达和生物活性。不 论是 DM大鼠肾皮质 ,还是与高糖共孵育的小鼠小管上皮 细胞[30 ] ,其修饰素表达都明显增加数倍 ,并能被 TGF2β抗 体所逆转 ;重组修饰素和修饰素 cDNA 用于治疗大鼠的肾 脏硬化也取得较好效果 [27 ] 。可以推测修饰素对 TGF2β1 的 拮抗作用 ,有治疗 DM肾病的潜在价值。 4 　结语 糖尿病肾病中 ,小管间质损害普遍存在 ,并和肾功能 的恶化密切相关。TGF2β是一种多功能 ,多向调节的细胞 因子 ,它在糖尿病小管间质损害中 ,是细胞肥大、增殖停 滞、细胞外基质蓄积的重要原因之一 ,它不仅可以促使小 球 ,还可以使肾小管细胞合成细胞外基质增加 ,并通过 PAI21 和 MMP2 来影响细胞外基质降解的 PA2MMP 级联 ,从 而使其降解减少 ,而高糖、胰岛素、血管紧张素等多种因子 能促使其表达并调节其功能。 参　考　文　献 1 　Risdon RA ,et al .Lancet ii 363 2 　Bader R ,et al . Path Res Pract ,1980 ;167 :204～216 3 　Essawy M ,et al . Nephrol Dial Transplant ,1997 Jan ;12 :143～150 4 　Lame PH ,et al . Kidney Int ,43 :661 5 　Fioretto P ,et al . KI ,1995 ;48 :1929～35 6 　Ruggenenti P ,et al . Am J Kidney Dis ,1994 ;24 :753～761 7 　Fioretto P ,et al . Diabetologia ,1996 ;39 :1569～1576 8 　Remuzzi G,et al . Kidney Int ,1997 ;51 :2～15 9 　Pela Fioretto ,et al . American Journal of hypertension ,1997 ;10 :184s～ 188s 10 　Mackay K,et al . Kidney Int ,1990 ;38 :1095～1100 11 　Massague J ,et al . Cell Biol ,1994 ;4 :172～178 12 　Zhang Y,et al . Nature ,1996 ;383 :168～172 13 　Jaffer F ,et al . Am Jpathol ,1989 ;135 :261～269 14 　Ortiz A ,et al . Kidney J Investig Med ,1997 Feb ;45 :50～6 15 　Reynisdottir I ,et al . Genes Dev ,1995 ;1831～1845 16 　Phillips AO ,et al . Am J Pathol ,1997 Mar ;150 :1101～11 17 　Gu H ,et al . J Am Soc Nephrol ,1996 ;7 :1207～1215 18 　Kopp JB ,et al .Lab Invest ,1996 ;74 :L991～1003 19 　Border WA ,et al . Hyperten ,1998 ;31 (Part 2) :181～188 20 　Aled O ,et al . KI ,Vol ;PP973～984 21 　Anthony J ,et al . KI Vol ,1994 ;45 :pp659～666 22 　Ziyadeh FN ,et al . J Clin Invest ,1993 ;1831～1845 23 　Terrell TG,et al . Int Rev Exp pathol ,1993 ;34B :43～67 24 　Chin Wei ,et al . Nephron ,1997 ;77 :290 25 　Sharma K,et al . Am J Physiol ,1994 ;267 :F1094～F1101 26 　Shankland SJ ,et al . Kidney Int ,1994 ;46 :430～442 27 　Isaka Y,et al . Nature Med ,1996 ;2 :418 28 　Cohen MP ,et al . Exp Nephrol ,1998 May ;6 :226～33 29 　Sharma K,et al . Diabetes ,1996 ;45 :522～530 30 　Mogyorosi A ,et al . Am J Physiol ,1998 Nov ;275(5 pt 2) :F827～32 31 　Chatterjee PK,et al . Kidney Int ,1997 ;51 :699～705 32 　Ruiz Ortega M ,et al . Kidney Int1 ,1997 ;52 :1497～1510 [收稿日期 :2000207207 ] 肾性骨病分子机制的研究进展 孙莉静 　综述 　袁伟杰 　审校 (上海第二军医大学长海医院肾内科 ,上海 　200433) 　　肾性骨病又称肾性骨营养不良 ,用于描述发生肾功能 衰竭时所并发的骨质代谢紊乱。骨质中矿物代谢的异常 在肾功能衰竭早期就可发生 ,随肾衰的进展而加重。石义 霞等采用酶联免疫法和放射免疫法检测 60 例不同肾功能 状态的慢性肾脏病患者 ,发现即使肾功能正常者 ,也存在 骨代谢的异常 ,主要表现为骨吸收和骨形成的增强 [1 ] 。约 50 %的患者在肾小球滤过率下降 50 %时即已出现骨组织 学的异常。骨活检是唯一能评价骨病类型和严重程度的 诊断方法。然而常规组织学方法几乎不能在分子水平探 讨疾病的发生机制 ,近年来原位分子技术的发展 (如原位 74国外医学泌尿系统分册 杂交技术和原位反转录 PCR 技术)使了解其发生机制成为 可能。 1 　骨形再塑和肾性骨病 骨形再塑是一个复杂过程 ,包括破骨细胞激活、骨质 吸收、成骨细胞激活和骨质塑形 ,最终达到成骨细胞塑形 和破骨细胞重吸收双向过程的平衡。其中每一步都受钙 调节激素 (甲状旁腺激素、维生素 D 和降钙素) 及局部产生 的细胞因子、生长因子的调节。骨质吸收和塑形的双向过 程如何在特定的位点启动、终止的精确机制尚未完全了 解 ,然而已明确再塑形周期不同阶段所受的干扰都可导致 骨状态的变化。如果这两个过程不能同步进行 ,必然会出 现骨代谢的异常 ,例如 :当重吸收超过骨质塑形时可导致 骨质的丢失 ,表现为骨质疏松症和软骨病 ;而当骨质的塑 形超过重吸收则导致骨质的获得 ,表现为骨硬化症和纤维 性骨炎。 通过组织形态学的观察 ,将肾性骨病分为两种类型 : 高转运型骨病和低转运型骨病。高转运型骨病主要是指 继发于甲状旁腺机能亢进性骨病 ,以成骨细胞和破骨细胞 的数量增加及骨质塑形比例的增多为特征 ,典型患者常伴 血清 PTH水平的升高。低转运型骨病包括无动力骨病和 软骨病 ,以成骨细胞和破骨细胞的数量减少及骨质塑形比 例的降低为特征 ,这类患者血清 PTH 水平相对较低 ,通常 在生理水平之下或略高出生理水平。 2 　骨骼对 PTH的抵抗 高磷酸盐血症、甲状旁腺机能亢进、低钙血症等因素 可直接或间接作用于骨细胞 ,导致骨再塑周期的紊乱。其 中 PTH在骨转运和肾性骨病中起关键性作用 ,它是骨再塑 周期变化的主要刺激因子。早在 1966 年 Evanson 就报道肾 功能衰竭时可出现骨骼对 PTH 调节的抵抗作用 [2 ] 。Llach 认为其在继发性甲状旁腺机能亢进症的发生中起重要作 用 ,并发现轻度肾功能衰竭患者虽然血清 PTH 水平高于正 常 ,但却不能迅速纠正由 EDTA 诱导的低钙血症 [3 ] 。Massry 等对 105 例正常人、肾衰未透析患者、血透患者、肾移植患 者及甲状旁腺次全切患者进行甲状旁腺抽提物的自体输 注 ,观察由其引起的血钙和尿磷酸盐的改变 ,发现所有患 者的钙对 PTH 的反应性均明显降低 ,且与最初的血钙、血 磷及 PTH 水平无关 ;这些异常在肾衰早期就出现 ,且不被 血透逆转 ,进一步证实了骨骼对 PTH 的抵抗作用 [4 ] 。同样 这种抵抗作用在尿毒症鼠的骨骺板生长中也得到证实。 有报道 ,血清 PTH 水平需达到正常水平的 2～4 倍才能维 持正常的骨转运 ,提示尿毒症状态下骨组织存在着不同程 度的 PTH抵抗作用。究其骨骼抵抗的原因 ,推测可能与 PTH受体的变化导致骨骼对 PTH 的反应下调有关。一般 受体调节可在转录、翻译、受体表达、配体亲合和第二信使 / 效应器激活等不同环节存在。随着大鼠 PTH1R 基因的克 隆成功 ,Urena 等发现 ,从尿毒症鼠的骨骼和肾脏中分离出 的 PTH/ PTHrP受体 mRNA 表达明显低于正常鼠。利用原 位分子杂交技术检测肾性骨病与正常骨组织、变形性骨炎 和愈合骨折的 PTH/ PTHrP受体 ,发现 PTH/ PTHrP 受体 mR2 NA 在骨质塑形活跃区域的成骨细胞中表达明显 ,提示 PTH 刺激骨质的重吸收是经过了成骨细胞的调节 ,成骨细胞能 直接对 PTH起反应[5 ,6 ] 。然而 ,肾性高转运型骨病的成骨 细胞上的 PTH/ PTHrP 受体 mRNA 平均信号密度仅为非肾 性高转运状态下的 37 % ,为正常状态下的 49 % ;而肾性低 转运型骨病的成骨细胞上的 PTH/ PTHrP 受体 mRNA 信号 仅为正常骨的 25 % ,为肾性高转运骨的 51 %。与正常和非 肾性高转运状态下的骨相比 ,终末期肾功能衰竭时成骨细 胞上的 PTH/ PTHrP受体 mRNA 表达下调 ,进一步揭示了尿 毒症时骨骼组织对 PTH抵抗的分子学机制。 目前尚难以明确 PTH/ PTHrP受体 mRNA、血 PTH、钙离 子、磷酸盐、维生素 D3 水平及透析时间等相互之间的确切 关系。Urena 等也报道尿毒症鼠在甲状旁腺切除术后不能 阻止 PTH/ PTHrP受体 mRNA 表达下调 ,血清 PTH 水平和尿 毒症鼠骨骺生长板的细胞中受体 mRNA 表达下降之间没 有必然联系[6 ] 。 3 　细胞因子与肾性骨病的骨质再塑 分子学技术研究表明 ,由于受成骨细胞产生的多种生 长因子和循环中的 PTH的调节 ,白介素26 ( IL26) 、转化生长 因子2β(TGF2β)和胰岛素样生长因子2Ⅰ、Ⅱ( IGF2Ⅰ、Ⅱ) 在肾性 骨病骨再塑中也起了重要作用。 3. 1 　白介素26 ( IL26) 甲状旁腺机能亢进性肾性骨病患者的成骨细胞、骨细 胞、破骨细胞和骨髓细胞中都有白介素26 ( IL26) 和其受体 mRNA 的表达 ,且 IL26 与 PTH水平呈正相关 ,但当血清 PTH < 250pg/ ml 时 , IL26 与 PTH 之间不再相关。杂交信号的半 定量分析显示 ,破骨细胞活性的提高伴随着 IL26R mRNA 表达增加 ,说明 IL26 和 IL26R 也参与骨质重吸收的复杂过 程。 3. 2 　转化生长因子2β(TGF2β) TGF2β是骨骼中含量最丰富的生长因子之一 ,由成骨 细胞和破骨细胞合成 ,储存在骨基质中。它的作用比较复 杂 ,但常表现为促进骨塑形、抑制骨吸收。体外研究显示 TGF2β可影响骨质重塑周期所有阶段的成骨细胞。通常 TGF2β含有潜在的趋化特性 ,可促使成骨细胞移行至新骨 形成位点[7 ] 。而成骨细胞最主要的作用是促进能产生基 质的细胞成熟及分化 ,并刺激其合成、分泌基质蛋白 (Ⅰ型胶 原、骨桥蛋白等) 。对破骨细胞主是起抑制作用 ,阻止破骨 细胞的聚集和激活 ,诱发成熟破骨细胞的凋亡。TGF2β的 84 2001 年第 21 卷增刊 表达受包括 PTH在内的多种因素调节 ,PTH 能增加培养基 中骨类似细胞的 TGF2β含量。反之 ,TGF2β也可调节 PTH/ PTHrP受体 ,但确切的下调或上调作用随细胞类型和细胞 分化阶段的不同而异。 Jiang等将血透患者血小板内和血浆中的 TGF2β水平 与正常对照组比较 ,发现伴有肾性骨病的血透患者的 TGF2 β水平明显比无肾性骨病的血透患者高 ,由此推断肾性骨 病可能刺激血液透析患者 TGF2β的过度表达 [8 ] 。原位杂交 研究显示虽然在肾性甲状旁腺亢进时的成骨细胞、骨细胞 和破骨细胞中都发现了 TGF2βmRNA 的表达 ,但它主要定 位于成骨细胞。杂交结果却显示肾性骨病时的骨组织 TGF2βmRNA 表达降低 ,无动力骨病成骨细胞表达的最低 水平分别为甲状旁腺机能亢进者、正常者、非肾性高转运 骨病者成骨细胞表达的 56 %、39 %、28 %。甲状旁腺机能 亢进性骨病的成骨细胞 TGF2βmRNA 表达分别为正常的 70 %及非肾性高转运表达的 50 %[9 ] 。 3. 3 　胰岛素样生长因子2Ⅰ、Ⅱ( IGF2ⅠⅡ) IGF2Ⅰ和 IGF2Ⅱ为结构和功能上与胰岛素相似的物质 , 能介导生长激素发挥作用。IGFs 主要由肝脏合成 ,骨细胞 和软骨细胞也可少量分泌 [10 ] 。它是骨形成的关键调节物 , 能抑制胶原降解 ,增加骨基质沉积及促进成骨细胞的移 行。局部 IGF2Ⅰ表达增加可调节 PTH 的作用。肾功能衰竭 时易发生 IGF2Ⅰ抵抗 ,原因有多种 : ①IGF2Ⅰ结合蛋白 ( IGFBP2 1)水平升高 ,导致 IGF2Ⅰ生物活性的降低[11 ] ; ②IGF2Ⅰ受体缺 陷 ; ③组织中的 IGF2Ⅰ产生减少及诸如肝脏、骨骼肌和骺板 等组织中其 mRNA 含量下降。原位杂交方法分析肾性骨 病中 IGF2Ⅰ,发现它主要在成骨细胞表达。对成骨细胞进行 杂交信号半定量分析发现 ,肾性骨病骨质中的 IGF2ⅠmRNA 表达较正常和非肾性高转运骨质降低 ,无动力骨的 IGF2Ⅰ mRNA表达也明显低于甲状旁腺亢进骨病。结果提示 ,肾 性骨病时的成骨细胞 IGF2ⅠmRNA 表达下调。Hanna 等研 究发现 , IGF2ⅠmRNA 表达强度与 PTH 水平密切相关 , IGF2Ⅰ 可介导 PTH发挥作用[12 ,13 ] 。然而 ,Weinreich 等研究 38 例 (32 例血透 ,6 例腹透)稳定透析且伴有肾性骨病的患者 ,发 现血清 IGF2Ⅰ、IGF2Ⅱ浓度与生化指标 (iPTH、碱性磷酸酶、骨 钙素)和肾性骨病的组织形态学改变没有必然联系 ;通过 杂交信号半定量分析 IGFBP22、IGFBP23 ,也未发现它们与血 清生化指标及组织形态学改变之间的相关性 ,但并不排除 血清 IGF的潜在变化在肾性骨病的发生中起一定作用 [14 ] 。 肾性骨病的组织学改变是许多因子相互作用的结果 , 原位分子杂交技术可使我们通过分析基因表达 ,观测到肾 性骨病在骨细胞水平的异常。当肾性骨病发生时 , PTH/ PTHrP受体 mRNA 表达下调可导致骨细胞对 PTH反应性变 化 ,TGF2β和 IGF2ⅠmRNA 水平的下降意味着骨细胞对 PTH 的反应减弱。无动力骨骨细胞活性降低是由于成骨细胞 TGF2β和 IGF2Ⅰ合成的减少伴随着成骨细胞的移行障碍所 致。这些研究为了解肾性骨病发生的分子机制提供了有 价值的前景。 参　考　文　献 1 　石义霞等. 肾脏病与透析肾移植杂志 ,1998 ;7 (4) :327～330 2 　Evanson JM. Clin Sci ,1966 ;31 :63～75 3 　Llach F ,Massry S ,Singer F ,et al . J Clin Endocrinol Metab ,1975 ;41 : 339～345 4 　Massry SG,Coburn JW ,Lee DBM ,et al . Ann Intern Med ,1973 ;78 :357 ～364 5 　Urena P ,Kubrusly M ,Mannstradt M ,et al . Kidney Int ,1994 ;45 :605～ 611 6 　Urena P ,Mannstadt M , Hruby M ,et al . Kidney Int ,1995 ;47 :1797～ 1805 7 　Mundy G,Boyce B ,Hughes D ,et al . Bone ,1995 ;17 :S71～S75 8 　Jiang X ,Kanai H ,Shigehara T ,et al . Renal Fail ,1998 ;20 :135～145 9 　Bordey W ,Okuda S ,Languino L ,et al . Nature ,1990 ;346 :371～374 10 　Judith A ,Michael L. Kidney Int ,1999 ;56 :S8～S12 11 　Jain S ,Golde DW ,Bailey R ,et al . Endocr Rew ,1998 ;19 :625～646 12 　Hanna JD ,Santos F ,Foreman JW ,et al . Kidney Int ,1995 ;47 :1374～ 1382 13 　Tanaka H ,Barnes J ,Liang C. Bone ,1996 ;18 :473～478 14 　Weinreich T ,Zapf J ,Schmidt Gayk H. Clin Nephrol ,1999 ;51 (1) :27 ～33 [收稿日期 :2000207207 ] 梗阻性肾病肾间质纤维变性的代谢机制 杨 　军 　综述 　鲁功成 　曾甫清 　审校 (华中科技大同济医学院附属协和医院 ,湖北 　武汉 　430022) 　　近年来 ,通过对多种原发性和继发性肾脏疾病的研 究 ,认定 GFR 下降与肾小管间质病变有关。不考虑潜在的 因素 ,许多肾脏疾病能导致小管间质的炎性反应 ,肾间质 纤维变性 ,最终致肾功能永久性的丧失。已有许多医学工 作者把改善肾功能的中心放在抑制肾脏纤维形成方面。 尽管目前这种治疗方法还停留在调查研究阶段 ,但运用抗 纤维化治疗方法去防治肾病向终末期肾功衰的演变 ,不失 为强有力的一种手段。梗阻性肾病是泌外常见病 ,了解梗 94国外医学泌尿系统分册