肾小管间质纤维化的发病机制及治疗进展

肾小管间质纤维化的发病机制及治疗进展 第三十六章 肾小管间质纤维化的发病机制及治疗进展 肾脏纤维化是各种不同病因的慢性肾脏疾病进展到终末期肾病(end-stage renal disease, ESRD)的共同病理过程，包括肾小球硬化与肾间质纤维化。近年来大量研究表明，肾功能的损害程度与小管间质病变的严重程度密切相关。肾小管间质损害程度是反映肾功能下降严重程度和判断预后最重要的指标。因此，研究肾间质纤维化的分子机制，探索有效的防治措施，对延缓ESRD的进程，延长患者寿命意义重大。 一、肾小管-间质纤维化的发病机制 肾小管-间质纤维化几乎是所有慢性肾脏疾病发展到后期的病理学特征，它以肾间质中细胞及胶原成分聚集增多、伴肾小管萎缩和扩张变形、小管周围毛细血管减少、荒废、肾单位进行性破坏、致肾小球滤过率持续下降为特点。Eddy将肾小管间质纤维化过程大致分为四期，第一期是细胞活化和损伤期，表现为肾小管上皮细胞被活化，单核细胞迁移到肾间质，并成熟为巨噬细胞，肌成纤维细胞(myofibroblast, MFB)开始在间质聚集，这些细胞释放促进炎症发生的可溶性物质。第二期是致纤维化信号转导期，致纤维化作用的细胞因子和血管活性物质释放，如TGF-β、CTGF、AngII、PDGF等，同时也释放抗纤维化作用的IFN-γ和HGF。第三期是纤维形成期，表现为基质蛋白合成增加和(或)降解减少，间质内原有的和新形成的基质蛋白开始沉积。第四期是肾脏结构毁损期，表现间质基质蛋白过度沉积，小管及管周毛细血管网毁损，完整的肾单位减少，肾小球滤过率下降，最终导致肾脏硬化。经典的观点认为肾小管-间质纤维化的主要过程为:各种致病因素引起肾脏损伤后，肾小管上皮细胞释放致炎因子，如趋化因子(MCP-1、RANTES、IL-8、IL-10)和化学趋化物，诱导巨噬细胞浸润到肾间质。巨噬细胞和活化的肾小管上皮细胞释放大量的细胞因子，这些细胞因子及血管活性物质激活肾间质固有细胞，一方面促使间质成纤维细胞和小管上皮细胞转变为肌成纤维细胞，合成大量的胞外基质(extracellular matrix, ECM)，另一方面由于基质蛋白降解酶活性降低，蛋白酶抑制物活性增强，因此ECM大量堆积，促使小管间质纤维化的发生。 (一)肾间质成纤维细胞和肌成纤维细胞 正常情况下间质成纤维细胞处于静息状态，是一类低代谢、非激活状态的细胞，其表面标志有波形蛋白(Vimetin)、成纤维细胞特异性蛋白1(fibroblast specific protein 1, FSP-1)。它能合成许多胞外基质成分如纤维连接蛋白(fibronectin, Fn)、胶原?、胶原?和胶原?，同时它们也是ECM降解酶的一个主要来源，从而调节胞外基质代谢，对维持ECM内环境稳定具有重要作用。各种刺激损伤因素如炎症细胞浸润、细胞因子、细胞-细胞直接接触、缺氧及高血糖等都能诱导成纤维细胞活化增殖，发生表型改变，获得表达α平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)的肌成纤维细胞。无论原发疾病如何，在肾间质纤维化发生发展过程中，α-SMA阳性的肌成纤维细胞(MFB)是导致病理条件下肾间质中ECM过度沉积的主要效应细胞。它的来源尚未完全清楚，有以下几种可能?间质固有成纤维细胞:研 究发现在一些致病因子的作用下,通过细胞因子的释放、细胞间相互作用、细胞外基质影响及环境因素的刺激,成纤维细胞可转为肌成纤维细胞;?骨髓源性干细胞;?循环纤维细胞;?小管上皮细胞间充质转变(epithelial mesenchymal transition, EMT)，其中 EMT是肾脏纤维化中MFB的主要来 源。在纤维化疾病愈合过程中，这些 活化的成纤维细胞是怎样被清除的尚 未阐明，可能有?细胞凋亡(cell apoptosis);?恢复到静息的表型 (quiescent phenotype)。因此深入理 解肌成纤维细胞的生理清除，对于我 们开发抑制小管间质纤维化进展的治 疗策略具有重要意义。 (二)肾小管上皮细胞-间充质细胞转分化(EMT) 1. EMT的定义 EMT指成熟的上皮细胞失去其上皮表型，而获得未成熟的间充质表型的过程。发育生物学的研究早已阐明，在胚胎三胚层结构的形成中，上皮母细胞正是通过EMT的方式形成中胚层的原始间充质细胞。随后，中胚层的间充质细胞通过“间充质细胞向上皮细胞转变”的方式产生次级上皮细胞，而次级上皮细胞再次通过EMT的方式形成中胚层和内胚层其他结构的细胞。成体分化发育成熟的上皮细胞在炎症、创伤等因素的作用下，又通过EMT产生间质纤维母细胞，参与组织纤维化的形成。而上皮组织来源的肿瘤细胞也是通过EMT实现肿瘤细胞在体内的转移。因此EMT是一种生物体进化过程中形成的“节省”机制，即细胞重新利用胚胎期已经存在的生物学过程来获得新的功能。 2(EMT的调节因素 越来越多的证据证实上皮间充质转变是肾间质纤维化发生的关键事件。关于肾小管上皮细胞转分化的机制目前尚不十分清楚。其可能机制如下:?某些间充质细胞决定基因的激活。在病理条件下，某些间充质细胞决定基因如FSP-1基因、v-src、v-ras、v-mos、c-fos等基因被激活，上皮细胞决定基因如E-cadherin基因关闭。最近Venkov等发现在发生EMT的上皮细胞中，CBF-A/KAP-1蛋白识别并结合基因组的FTS-1位点，调节许多EMT相关基因的表达，从而推测FTS-1位点可能存在它们的启动子区， CBF-A/KAP-1/ FTS-1复合物是EMT的一个关键调节因素。?某些细胞因子及代谢产物参与了上皮细胞转分化的发生，如TGF-β、CTGF、bFGF、EGF、MMP-2、AGEs、IL-1等。目前对于细胞因子参与转分化的研究颇多，其中TGF-β是最重要的诱导上皮细胞转变的细胞因子，许多其它细胞因子也都是通过TGF-β来发挥作用的。Yang等在UUO大鼠模型中发现，TGF-β1诱导了EMT的发生,且参与转分化的全过程,是转分化的关键因素。Li等的研究证实，TGF-β是上皮细胞-肌成纤 维细胞转分化中的一个关键的细胞因子,通过Smad途径调节EMT，HGF可以阻断这一过程。近年来，很多研究证实CTGF也参与调节上皮细胞转分化。另外，近期研究证实，ILK是处于TGF-β1/Smad下游的, 对EMT及肾间质纤维化至关重要的效应物。?基质胶原成分影 响上皮细胞转分化的发生， Zeisberg等观察到胶原的成分和 装配调节转分化的发生，他们发 现?型胶原能维持近端小管上皮 细胞的上皮细胞表型，而?型胶 原能促进上皮细胞向间充质细胞 转分化。同时体内也存在许多内 源性负性调节EMT的因素，如 HGF、BMP-7、Versican等，对维 持机体内环稳定具有十分重要的 意义。 3. EMT与肾脏纤维化 慢性肾脏疾病后期的病理特征是以进行性实质细胞减少和细胞外基质(extracellular matrix, ECM)沉积为特点的肾脏组织纤维化，进而导致肾功能进行性下降。其中肾间质损伤的程度是肾功能恶化的主要决定因素。无论原发疾病如何，在肾间质纤维化发生发展过程中，α平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin, α-SMA)阳性的肌成纤维细胞(MFB)是导致病理条件下肾间质中ECM过度沉积的主要细胞。其中EMT是肾脏纤维化中MFB的主要来源。10年前，Strutz等在抗小管基底膜疾病的小鼠模型中发现小管上皮细胞表达成纤维细胞特异蛋白1(FSP1)，因此推测EMT可能是肾脏纤维化形成中一个重要步骤。后来，Lan等在5/6肾大部分切除大鼠模型的为EMT的存在提供了形态学和表型转化的证据，切除后三周，当肾脏纤维化尚不明显时，肾小管上皮细胞即表达α-SMA和肌动蛋白，而且随着疾病进展小管上皮细胞失去极性，细胞延长、变形，并且通过受损的小管基底膜进入小管周围间质。Yang等发现，在单侧输尿管梗阻模型(unilateral ureteral obstruction, UUO)中，有大量细胞共同表达α-SMA和小管标志蛋白，提示的确在纤维化形成过程中有小管和间充质转变的存在。目前许多实验模型如抗GBM肾炎、糖尿病肾病、肾毒血清性肾炎中均发现存在EMT。不仅如此，在人类慢性肾病中，Rastaldi等报道在136例患有不同肾脏疾病的穿刺标本中，不管其病理诊断如何均发现EMT不同程度的存在，而且发生EMT的肾小管上皮细胞数量与血清肌酐水平及间质损伤程度密切相关。Iwano等最近更有力的提示，在梗阻性损伤模型中，用特异性绿色荧光蛋白(GFP)标记成纤维细胞, 近端肾小管上皮细胞进行LAC-Z标记，发现在肾纤维化过程中肾间质14%,15%成纤维细胞来源于骨髓，36%来源于肾小管局部EMT,其余来源于成纤维细胞的增殖，因其它节段小管也可能通过EMT产生成纤维细胞，因此研究仍低估了EMT发生的比率，也进一步说明肾小管上皮细胞EMT积极 参与了肾间质纤维化的形成。 5. EMT及MET的细胞分子机制 EMT发生在各种动物模型肾纤维化过程的晚期，提示小管上皮细胞在正常情况下并不发生表型转化，除非存在持久的慢性损伤。Yang等研究认为EMT是一种有序的调节过程，包括四个关键步骤:?上皮细胞失去粘附能力;?α-SMA的表达及肌动蛋白的重组;?肾小管基底膜破坏;?细胞迁移和侵袭能力增强。 研究已经发现体内许多因素可以调节EMT形成，如生长因子、细胞因子、蛋白酶、胞外基质成分、糖基化终末产物(GAEs)、缺血缺氧等因素。细胞因子在肾间质纤维化形成中发挥重要作用，其作用可分为促进纤维化和抑制纤维化两种。正常生理情况下，抑制纤维化因素制约着促纤维化因素，从而维持肾脏的正常形态结构及功能;而当抑制作用被减弱时，这一平衡发生紊乱，则会导致纤维化形成。TGF-β1是公认的EMT诱导剂，它可以单独引起并完成整个EMT过程，从而导致纤维化。进一步研究发现整合素连接激酶(integrin linked kinase, ILK)是TGF-β1致EMT所必须的。最近Liu等研究发现CTGF呈浓度时间依赖方式增强小管上皮细胞ILK表达及促进EMT的发生，可能是其模块?发挥作用。进一步通过小干挠RNA沉默ILK表达，减弱了CTGF诱导的EMT作用。整合素连接激酶是一种丝/苏氨酸激酶，能与细胞内的β1整合素结构域以及多种细胞内骨架蛋白相互作用，过度表达ILK能诱导EMT的4个关键步骤的发生。总之，TGF-β1和表皮生长因子(epidermal growth factor, EGF)联合使用是EMT最有力的诱导剂。另外Wnt蛋白、IL-1、IGF-I/II等对EMT也发挥重要作用。研究发现在大多数组织损伤区域往往可以见到上述大量细胞因子联合发挥作用，因此难以区分何种细胞因子在启动EMT的过程中占据主导地位，每种细胞因子都可能发挥其独特的作用。 在上皮细胞间充质转变过程中，TGF-β1与其受体结合后活化的Smad蛋白为Smad2和Smad3，磷酸化的Smad2和Smad3随后与Smad4一同进入细胞核，在核内调控了TGF-β1反应基因的转录。试验证实，定向阻滞TGF-β1/ Smad3信号转导对单侧输尿管梗阻所致的肾小管间质纤维化具有保护作用。FGF-2与小管上皮细胞表面相应受体FGFR-1结合并激活后，一同进入细胞核内募集许多序列特异的转录因子，从而调节相应的靶基因转录。β-catenin是细胞黏附连接的主要成分。正常情况下，胞浆中只有少量游离β-catenin，大部分都与E-cadherin胞内结构域相连，胞浆内APC/GSK-3β激酶/axin复合物可以降解β-catenin， β-catenin结合后可向细胞核内保持胞浆中游离β-catenin在正常水平。LEF-1与Smad3或 转移，是肾小管上皮细胞转分化中关键的分子机制。糖原合成酶激酶(glycogen synthase kinase-3β, GSK-3β)可使β-catenin磷酸化，在细胞内与APC抑制复合物蛋白结合为复合物，并通过泛素化(ubiquitin action)过程使游离β-catenin减少，从而使EMT的过程受到抑制。各种原因导致β-catenin降解减少，胞浆水平上升后，β-catenin被转运入核，与相应转录因子如淋巴细胞增强因子/T细胞因子(lymphoid enhancing factor 1/T- cell factor, LEF1/TCF)等相互作用，调控特定基因的表达。TGF-β1通过诱导ILK表达，激活的ILK 能直接磷酸化Akt和GSK-3，ILK激活的Akt导致细胞凋亡受抑制和上皮细胞间的黏附丢失。磷酸化的GSK-3活性受抑，进而促进β-catenin核移位，激活AP-1和CREB等转录因子，促进EMT发生。Wnt蛋白和小GTPase通过PI3-K(phosphatidylinositol-3-kinase)/AKt信号通路抑制GSK磷酸化。其他的还有来自Snail家族的转录因子，如Twist和一些FTS-1结合蛋白也能结合各自靶基因启动子。最终的结果是上皮细胞决定基因如E-cadherin关闭，间充质细胞决定基因如FSP-1、v-src、v-ras、c-fos等基因被激活。 近年来，发现了一些内源性抗肾脏纤维化的物质，作为正调节因素的对应物，起到制约肾脏纤维化的作用。因此恢复促纤维化与抗纤维化信号之间的平衡是我们所要达到的目的。从这点说，抑制促纤维化信号仅仅是一个方面，另外就是增强抗纤维化信号。肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor , HGF)是一种多效性细胞因子，在急性肾损伤中，对肾小管的再生、修复起关键作用。各种慢性肾脏疾病的动物模型实验也表明，HGF 作为一种内源性再生保护因子，具有抗纤维化作用。HGF结合到C-met酪氨酸激酶受体，引起STAT3进入核内。HGF上调小管上皮细胞转录共抑制子SnoN表达，拮抗TGF-β1/ Smad3信号通路。它也能妨碍Smad2/Smad3核移位，抑制成纤维细胞的活化。在系膜细胞中，HGF通过稳定蛋白增强Smad转录共抑制子TGIF的表达。因此对不同的肾脏固有细胞来说，HGF是特异性的对抗TGF-β1/ Smad3信号的一条共同通路。体外培养的肾小管上皮细胞中，BMP-7直接中和TGF-β1 诱导的细胞信号作用，逆转EMT。这种EMT的逆转使肾小管的动态平衡恢复和肾功能改善。在慢性肾损伤的小鼠动物模型中BMP-7逆转TGF-β1诱导的EMT，是通过上皮细胞的粘附因子E钙粘蛋白的重新诱导起作用。因此系统给予rhBMP-7可修复肾小管上皮细胞的严重损伤，维持上皮细胞的表型，抑制EMT。已经发现BMP-7信号的转录共调节因子，Smad1利用β-catenin /TCF-4实现靶基因的转录。虽然在动物模型中HGF/BMP-7表现出令人意想不到的治疗作用，但当将这些结果类推到人身上时，仍需十分小心。因为这些结果都是在体外细胞实验及动物模型中获得，并且用的制剂很纯，剂量也比较大，这些当然有助于明确每种调节因子在调控EMT中的作用，但不能完全摸拟体内的真实情况。因为体内EMT发生是多种调节因子在较低剂量水平通过不同信号通路相互作用的结果。因此诱导内源性抗纤维化因子的表达可能是治疗肾脏纤维化的另一条途径。最近研究提示许多具有肾脏保护作用的药物如过氧化物酶增殖物激活受体-γ(peroxisome proliferators-activated receptor-γ, PPAR-γ)激动剂、9-顺式维甲酸、1,25二羟维生素D3能诱导系膜细胞及间质成纤维细胞HGF表达。同样发现阻断HGF受体后，这些药物的抗纤维化作用消失。 参与上皮间充质转变的另一重要因素为配体捕获蛋白(ligand-trap proteins),它在EMT并导致组织纤维化过程中起很重要的作用。它们通过与细胞膜结合作为一个辅助生物活性分子结合到特异性受体上，它也能作为可溶性分子在间质中循环运动从而阻断受体活化。TGF-β和BMP-7均具有各自的可溶性捕获蛋白，许多配体捕获蛋白具有超家族特性，然而在同一超家族中，也存在很大区别。多数捕获蛋白对受体起阴性调节作用，如TGF-β的可溶性 Pro-MET cytokines 捕获蛋白核心蛋白多糖(decorin)、LAP、α2巨球蛋白等。BMP-7的阴性捕获蛋白包括noggin、chordin、USAG-1(uterine sensitization-associated gene-1)等。例如核心蛋白多糖可防 Pro-EMT cytokinesUSAG-1USAG-1 β-Catenin+TCF STAT3 SnoNSTAT3 SnoN FSP-1FSP-1E-cadherinE-cadherinα-SMAα-SMA Zo-1Zo-1MMP-2/9MMP-2/9Syndecan-1Syndecan-1Vimentin Vimentin Tiam-1Tiam-1Collagen I/IIICollagen I/III 止TGF-β与其膜受体结合从而减轻肾小球炎症刺激后的肾脏纤维化发生。在急性和慢性肾脏损伤小鼠模型中，敲除USAG-1基因后保护了肾功能、延长其生存寿命。最近实验也提示CTGF既是TGF-β阳性捕获蛋白，可以促进TGF-β与其受体的结合，同时又是BMP-7 阴性捕获蛋白，可抑制BMP-7与其受体的结合。Liu等最近发现了可对肾脏纤维化过程进行阴性调节的新型蛋白质，即kielin/chordin样蛋白(kielin/chordin like protein，KCP)。KCP可通过增强BMP-7的作用而防止肾脏纤维化。对KCP这一作用的最好解释是，它作为配体捕获蛋白，增强BMP-7与其受体的结合能力并提高细胞内磷酸化Smad1水平，因此KCP可拮抗上皮间充质转变作用。这些配体捕获蛋白作为生物学分子，如果能够被修饰给以口服，也许有很好的应用治疗前景。 从目前看来，至少从两个层面调节EMT。一个是在间质内捕获蛋白之间的平衡，另一个就是在细胞因子刺激后胞核内净Smad/β-catenin活性。这种双重调控机制使上皮细胞处于一种动态的分化状态，从而保持器官结构和功能的稳定。 二、抗肾脏间质纤维化治疗的现状和进展 抗肾脏纤维化治疗近年来才引起重视，大多数治疗尚处于实验研究阶段，临床研究极少。目前对肾脏纤维化的治疗，主要针对促纤维因子及抑制ECM成分合成或促进其降解，近年来已开始抗纤维化基因治疗研究。同时国内对中药抗肾纤维化作用进行了大量的临床和 实验研究，并取得了一些成果。 (一)抑制促纤维化因子的活性 1. TGF-β抗体及酪氨酸激酶特异性受体,RSTK,阻滞剂 TGF-β是引起肾脏纤维化的最重要的促纤维化因子，所以阻断TGF-β也是防治肾脏纤维化的最有效之一，这在动物实验中已取得一些成绩。Border等用ATS注射大鼠24h后，再给于抗TGF-β抗体，使硬化肾小球内基质减少80 %。修饰素(Decorin)与TGF-β结合能中和其活性，给予ATS大鼠静脉注射修饰素可使TGF-β表达及基质沉积受抑制。但重组修饰素十分昂贵且含有一定的异源蛋白，已开始研究修饰素基因治疗，并认为有可能成为抗纤维化有前途的治疗。由于大多数生长因子生成都与酪氨酸激酶有关，因此RSTK阻滞剂能阻断多种生长因子的活性，动物实验发现RSTK阻滞剂AG1- 295能阻断PDGF活性。故认为RSTK阻滞剂可能对肾纤维化治疗有应用前景。 2. ACEI及ARB ACEI及ARB通过降低系统高血压及肾小球内高压的肾脏保护作用已为人们熟知，但它们的抗纤维化作用近年来才引起重视。ACEI及ARB不仅已在动物实验证实其抗纤维化作用，也是目前临床上已广泛用于抗肾脏及心脏纤维化的药物。ACEI抑制Ang-?合成，ARB阻断Ang-?与受体结合，均起着阻断Ang-?生物活性的作用，从而抑制ETC、成纤维细胞、系膜细胞增殖活化，通过抑制TGF -β的分泌，从而抑制ECM成分分泌和ECM 沉积。ACEI 及ARB 的这种抗纤维化作用是独立于降压之外的肾脏保护作用。 (二)抑制ECM 积聚及促进其降解 1. Pirfenidone,PFI, ECM的主要成分是胶原，脯氨酰- 4-羟化酶及赖氨酰氧化酶是胶原合成的关键酶，抑制这两种酶能阻止胶原合成，抑制ECM积聚。动物实验证明，PFI能抑制脯氨酰- 4羟化酶的活性，减少TGF-β mRNA和?型、?型胶原的表达，增加MMP-2水平，从而抑制ECM合成并促进胶原降解作用，防治肾脏纤维化。PFI的抗纤维化作用在动物实验已得到证明。 2. 羟甲基戊二酰辅酶A,HMG-CoA,还原酶抑制剂,HRI, HRI不仅有降脂作用，而且有与降脂无关的肾脏保护作用，能减轻各种肾损伤模型肾小球硬化及间质纤维化，其作用机制主要包括:?阻止NF-κB的活性，影响细胞内信号传递，从而阻止细胞因子合成;?抑制肾内TGF-β合成，阻止肾内TGF-β的作用;?抑制TEC、系膜细胞增殖;?使近端肾小管上皮细胞t-PA合成增加，PAI-1活性降低。因此，HRI不仅抑制ECM合成，同时也有促进ECM降解作用。但HRI在临床应用效果尚存在分歧。 3. 肝细胞生长因子,HGF, HGF不仅促进急性损伤的肝细胞及肾小管上皮细胞再生，而且对慢性肾脏病有抗纤维化作用，其抗肾脏纤维化作用机制有:?促进MMP- 9表达，同时抑制TIMP- 1和2的表达，从而抑制ECM合成并促进其降解;?HGF的基因启动区存在TGF-β抑制元件，因而抑制TGF -β转录;?抑制TEC转分化成纤维细胞。 4. 松驰素,Relaxin, Relaxin属于胰岛素样生长因子家族，为二聚体，有三种分子形式:H1、H2 和H3， H2主要存在于循环中，可抑制间质纤维化，但机理不清楚，可能通过TGF-β或激活MMP-3，而MMP-3是MMPs活化的起始因子，启动酶联反应，增加ECM降解，也可扩张血管、增加NO产生。 5. 骨形态发生蛋白-7 ,BMP-7, 骨形态发生蛋白亚家族，被称为BMPs、OPs、CDMPs 或GDFs，是TGF-β细胞因子超家族中的一员。至少有15 种骨形态发生蛋白参与了细胞内信号传导，调节细胞增生、分化和凋亡，调控组织发育和形态维持。肾脏中表达的骨形态发生蛋白有BMP-2、3、4、5、6、7，其中BMP-7，也被称为骨调素-1(osteogenic protein-1)，含量最丰富，而肾脏也是机体中BMP-7产生最多的部位。BMP-7家族分子在羧基端具有7个半胱氨酸残基组成的特定区域，属于TGF-β超家族。TGF-β超家族成员的受体主要有?型和?型两种受体，属于丝氨酸和苏氨酸激酶受体。BMP-7分子与其?型受体(包括ActR?、ActR?B 及BMPR ?) 结合后再与其?型受体(包括ALK22、ALK23 及ALK26) 结合而使?型受体发生磷酸化。?型受体被磷酸化后，作用于Smad1或Smad5羧基端末端的2个丝氨酸，使之磷酸化，随后Smad1或Smad5再与Smad4结合成复合体，移位到细胞核内，再作用于特定基因的启动子，引起相应生物学效应。 - 1- 1在大鼠单侧输尿管梗阻时给予BMP-7 100或300ug. kg . wt 隔日应用一次，可有效防止间质炎症和纤维变性发生，阻止UUO引起的上皮细胞凋亡从而维持小管上皮的完整性，还能保持肾血流量。在UUO前即给予预防性BMP-7治疗能否阻止肾纤维化进程的研究，结果表明作为预防性用药BMP-7在改善肾功、GFR、肾血流量、维持肾脏结构等方面仍有着显著效果。另外有研究表明在肾脏急、慢性肾衰竭模型及小鼠狼疮性肾炎模型中，应用BMP-7治疗都可明显减轻肾小管间质的炎症浸润及纤维化，治疗组肾组织中正常肾小球明显多于对照组，肾间质面积显著小于对照组，且呈剂量依赖性。应用BMP-7治疗的这些动物能提高上皮细胞存活并保持其组织学参数，包括管间质中巨噬细胞显著减少。 (三)基因治疗肾纤维化研究 目前对肾脏病基因治疗的研究主要采用反义技术，即将特异性反义基因连接到表达介体上，导入靶细胞，直接转录出反义RNA，后者通过与相应的mRNA形成双链，从而阻止mRNA翻译，发挥治疗作用。Isaka等发现，在单侧输尿管梗阻的大鼠肾纤维化模型中，应用AVE型HVJ脂质介体导入TGF-β1反义寡脱氧核糖核酸(ODN)，选择性导入肾间质成纤维细胞，能明显抑制基因表达，改善肾脏纤维化。由于肾脏细胞的异质性及肾脏独特的自身结构，向肾脏细胞特异性靶向导向缺乏理想方法，新近研究的一种新的骨骼肌介导的基因治疗，即将目的基因转导骨骼肌，合成的蛋白质或多肽经血循而到达靶细胞。利用这种方法，将修饰素cDNA 注入大鼠肌肉，在基因转入后3天，肾小球、肝和脾可测到升高的修饰素，硬化的肾小球处TGF-β1 mRNA和TGF-β水平均显著下降，到第14天，修饰素组硬化的肾 小球基质减少，与正常无明显差异，且聚积的纤连蛋白EDA及肌键蛋白明显降解。 综上所述，TGF-β信号转导通路的激活是肾间质纤维化的主要发病机制之一，目前对肾 间质纤维化的防治TGF-β信号转导通路密切相关，近数年的进展主要集中在TGF-β信号转 导通路的下游分子，如骨形态蛋白-7、肝细胞生长因子、Smad7等。Smad7可抑制TR?对 Smad2和Smad3的磷酸化，增加泛素介导的TR?自身的降解， 从而阻抗TGF-β的信号转 导、改善肾间质纤维化，是TGF-β信号转导的负反馈调节因子。同样，BMP-7也抑制TGF-β 介导的EMT，TGF-β对Smad7的诱导能力揭示了Smad7是具有负反馈调节TGF-β功能的 细胞分泌因子。由于Smad7是TGF-β功能特有的内源性抑制因子， 因此对其表达的调控可 能成为阻断肾小球TGF-β效应的具有生理学基础的诱人策略。HGF为广泛研究的抗纤维化 因子，最近的研究进展认为其通过抑制ILK的活性而阻断EMT。 近年来，对肾脏纤维化机制的研究已进入到细胞分子学水平，EMT 的机制主要由于上 皮细胞所在周围微环境改变，多种因素参与调节EMT，每种因素可能有特定的多条信号传 导途径激活，而这些胞内途径之间还存在“交互对话”因此要彻底弄清EMT形成机制就非 常不易。但是很显然，这种细胞“可塑性”是由转录因子网络的作用来控制的，它们是形成 EMT信号途径的“共同通路”。然而对抗肾脏纤维化治疗研究相对滞后，迄今为止，除了 ACEI及Ang-?受体拮抗剂、羟甲基戊二酰辅酶A 、还原酶抑制剂等少数几类药以外，能 进入临床抗纤维化药物很少。基因治疗抗肾纤维化已进行了大量实验研究并证明有良好效 果，但由于肾脏细胞的异质性及肾脏独特的自身结构，向肾脏细胞特异性靶向导入缺乏理想 方法，尚未能解决向肾脏细胞特异性靶向导向的介质，距离临床应用尚有一定的距离。我国 学者对中药抗纤维化作用已进行了大量研究，证明活血化瘀中药在体外及动物实验中均有明 显的抗肾纤维化作用，临床观察亦取得可喜的苗头，但观察指标及研究手段尚比较简单，缺 乏临床病理学资料。因此，对抗肾脏纤维化治疗的研究亟待加强，特别是对研究方法和手段 必需提高。 参 考 文 献 1 Strutz F, Okada H, Neilson EG. 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Nat Med, 2005, 11: 387-393. 间质性肾炎是一组常见病，以肾间质炎症和肾小管损害为主，而无原发性的肾小球和肾血管损害的肾脏疾病，又称肾小管-间质性肾炎。肾间质是指分布在肾小球和肾小管之间的疏松结缔组织，包括血管，神经，淋巴管，是肾脏的支持组织。分布在肾皮质的间质少疏松，分布在髓质的间质多，尤其是肾椎体尖端乳头部更多。 其病因主要有: (一)急性间质性肾炎 1:急性细菌性肾盂肾炎 2:全身感染所致急性间质性肾炎 3:系统性疾病伴急性间质性肾炎 4:药物过敏致过敏性间质性肾炎 5:肾移植排斥反应 6:特发性急性间质性肾炎 (二)慢性间质性肾炎 1:药物或毒物所致慢性间质性肾炎 2:感染 3:血液系统疾病:例如异常血红蛋白血症，阵法性血红蛋白尿，轻链病，冷球蛋白血症，淋巴增生性疾病所致异常蛋白侵袭肾脏导致慢性间质性肾炎 4:免疫性疾病 5:代谢性疾病 6:先天性遗传性疾病 7:梗阻或返流性损害 急性小管间质性肾炎的发病机制及治疗进展 上海第二军医大学长征医院 陈冬平 梅长林 急性小管间质性肾炎(acute tubulo-interstitial nephritis，ATIN)是一种以多 种病因引起的肾间质炎性细胞浸润、间质水肿和肾小管受损为组织病理学特征， 短期内发生可逆性肾功能不全为主要表现的临床病理综合征，亦称急性间质性肾acute interstitial nephritis， AIN)。急性小管间质性肾炎约占肾活检病例的炎( [1]1%，占急性肾衰竭(acute renal failure，ARF)病例的2%-10,以及不明原因引 [2]起肾衰竭病例的10%-27%。近年来，随着药物使用的增加，ATIN的年发生率有 [3]上升趋势。现将急性小管间质性肾炎的发病机制及治疗进展作一综述。 1.病因及发病机制 急性小管间质性肾炎的病因一般可分为以下5种:药物过敏反应、感染、免 。药物过敏反应以及疫介导的疾病、肿瘤性疾病以及特发性肾间质肾炎，见表1 感染仍是ATIN最常见的病因，药物过敏反应所致的ATIN占71.1%，其中1/3 [4]由抗生素引起，感染相关者占15.6%。 表 1 急性小管间质性肾炎的病因 药物过敏反应 β-内酰胺类 甲氧西林，氨苄西林，青霉素，苯唑西林等 其他类抗生素 磺胺类药物，利福平，多粘菌素，四环素等 NSAIDs 非诺洛芬，吲哚美辛，甲氧萘丙酸，布洛芬等 利尿剂 噻嗪类，呋塞米，氯噻酮，氨苯蝶啶等 其他药物 西米替丁，苯磺唑酮，卡马西平，苯茚二酮等 感染 细菌 链球菌，葡萄球菌 布(鲁)氏(杆)菌，军团杆等 菌 病毒 巨细胞病毒，EB病毒，汉坦病毒，艾滋病病毒 其他 弓形虫，支原体，立克次体，梅毒等 免疫介导疾病 自身免疫性疾病 抗肾小管基底膜抗体相关疾病，结节病，狼疮性肾炎等 移植肾排斥 淋巴瘤，白血病 肿瘤性疾病 肾小管间质性肾炎一葡萄膜炎综合征(TINU综合征) 特发性 一些药物、毒物、代谢紊乱等理化因素以及感染时病原微生物及其毒素等可直接侵袭肾脏引起ATIN，但ATIN的主要发病机制仍是免疫反应。不同病因导致的ATIN免疫病理过程不同，包括抗原特异性或非抗原特异性间质损伤。 抗原介导的免疫病理过程，是机体针对特异性抗原产生的免疫反应，其特征为表达特异性抗原的T、B细胞等免疫细胞的克隆增殖，可通过如下方式导致器官损伤:首先，靶抗原被识别并呈递至T细胞，致其激活。目前引起ATIN的相关靶抗原仍不清楚，可能为肾小管基底膜抗原, TH 糖蛋白抗原及抗小管刷状缘 [5]抗原。在药物相关性ATIN中，相关药物作为半抗原，可与血浆或细胞蛋白结合，作为半抗原修饰的多肽,由细胞表面的MHC分子呈递。部分药物如磺胺甲基异戊噁唑，可直接与MHC复合物结合激活T辅助细胞。T辅助细胞一旦被激活， 便通过两条途径造成间质损伤。抗原特异性途径包括?产生多种细胞因子直接作用于靶细胞;?活化的T辅助细胞可促使B细胞分化为浆细胞，产生特异性抗体;?活化T效应细胞介导迟发性过敏反应和细胞毒作用;另外，T辅助细胞亦可通过激活非特异性效应细胞如NK细胞及巨噬细胞导致非抗原特异性间质损伤。上述过程受到一系列机制的调节，如机体对抗原的清除、免疫细胞的凋亡、抗独特型反应及抑制性细胞因子的产生等。 细胞免疫是ATIN的主要免疫类型。间质内浸润的活化巨噬细胞，可释放许多有害的物质。其中，释放的酶可降解基底膜，破坏基底膜的完整性，影响小管再生，后果严重;释放的活性氧簇可导致上皮细胞氧化损伤;活性氮物质如NO介导细胞毒和氧化作用，选择性的抑制诱导型NO(iNO) 合成酶的产生会加重疾 [6 ]病的进展 。ATIN肾损伤同样可由抗原特异性T细胞引起。小管上皮细胞可分泌某种糖蛋白作为靶抗原，呈递至T 细胞使之激活, 间质内存在的CD4 和CD8 T 细胞可通过MHC?(CD4 + ) 或MHC?(CD8 + ) 限制性方式识别小管上皮细胞。正常情况下小管上皮细胞表达的MHC?类抗原，在间质性肾炎中增强，并分泌细胞间粘附分子，血管间粘附分子等，使T 细胞易于识别。T 细胞激活后,产生针对靶抗原的迟发性过敏反应, 形成肉芽肿，小管上皮细胞脱落、萎缩。浸润的T 细胞还可表达多种细胞因子, 如γ2干扰素,白介素22 ,白介素24 及肿瘤坏死因子等，使一些间质细胞表达的分子如MHC ?类抗原和粘附分子等表达 增多, 共同参与ATIN的间质免疫损伤。 2.治疗 大多数急性间质性肾炎的患者预后较好。影响患者肾功能恢复的临床及组织学指标包括:肾功能不全超过3周、NSAID相关ATIN以及病理活检发现存在有间质肉芽肿、间质纤维化和小管萎缩。目前报道大约有40%患者治疗后仍 [7]遗留有不同程度的肾功能不全。 2.1.去除病因及对症支持治疗 立即停用可疑药物、控制潜在感染、治疗原发病是急性小管间质性肾炎治疗的第一步。去除病因的同时，应注意患者内环境稳定，维持水、电解质及酸碱平衡，积极防治ATIN并发症。在病理明确为ATIN的患者中, 经过停用可疑药物 [8]及保守治疗后，2/3患者肾功能得到不同程度的恢复。药物引起的ATIN，肾功能在停用可疑药物后数天或者一周内可逐渐恢复。不明原因的急性肾衰竭临床怀 疑ATIN、停用可疑药物后肾功能无改善以及病情进行性发展的患者均有肾穿刺活检的指证。 ATIN发生急性肾衰衰、少尿症状不明显且临床情况较稳定者，在积极去除病因及对症治疗下可等待肾功能的恢复;如保守治疗欠佳，出现少尿、血尿素氮>21 mmol,L(60 mg,dL)或血肌酐>442 pLmol,L (5 mg,dL)、血钾>6.0 mmol,L等情况时，应尽早开始临时性透析治疗，同时积极进行下一步治疗。 2.2. 皮质类固醇激素 使用激素治疗ATIN一直是个研究热点。一些小型非随机对照的回顾性 [7,9]研究认为大量皮质激素治疗ATIN有效，可使部分急性肾衰竭患者肾功能恢复至基线。在特发性AIN及免疫疾病引起的ATIN中，激素的疗效亦较为肯定。 [10-13]但是，也有部分学者认为ATIN治疗是否使用激素与患者预后无关。由于目前缺少相关的前瞻性随机对照研究，既往的报道存在样本量较少、退出率高、开始激素治疗时间较晚等不足，ATIN的激素治疗仍存有争议。最近，González等[14][2,14]人一项包括61例AIN患者的多中心性回顾分析引起了人们的关注，研究发现激素治疗药物相关性ATIN效果明显，并建议一旦ATIN诊断成立应立即予以激素治疗以防止ATIN快速进展的肾纤维化形成。 目前ATIN激素治疗不一，最优化方案尚缺少相关循证医学的支 ，[1持。一般采用0.5-1.0mg/(kg?d)口服1周后开始减量，在4周内减量直至停用15]。另报道有采用甲泼尼龙冲击疗法者，即250-500 mg/d静脉滴注3-5 d，后继 [4]口服强的松(1 mg/kg?day) 8-12周内减量直至停用。非甾体抗炎药(NSAIDs)导致的ATIN常表现为肾病综合征伴急性肾衰竭，这类患者激素治疗的方案同肾病 综合征。 2.3.免疫抑制剂 一般不推荐常规使用免疫抑制剂。对于停用可疑药物后激素治疗抵抗/依赖/无效，或者激素使用有禁忌证的ATIN患者，可考虑加用免疫抑制剂。 2.3.1(吗替麦考酚酯(MMF，Mycophenolate Mofetil) [16] Moudgil A,等人报道一例伯克(氏)肉样瘤相关性ATIN，由于激素副作用 [17]明显，改用MMF治疗疗效明显。Preddie等人报道8例激素抵抗/依赖的ATIN患者，应用MMF治疗后5例病情得到不同程度改善。但MMF的使用仍有争议[3]，尚缺少多中心、随机双盲的对照研究证据的支持。可适用于激素依赖/抵抗或者不适于激素治疗(如肥胖、糖尿病、严重激素副反应)以及病理证实为ATIN的患者。 2.3.2(其它免疫抑制剂 ，[1819] 已有动物实验支持免疫抑制剂如环磷酰胺(CTX)和环孢素A等治疗ATIN有效，但临床应用尚缺乏大样本随机对照的前瞻性研究。对于激素治疗2-3 ， [120]周仍无效的患者，可考虑使用以上免疫抑制剂，但宜短期内应用。 2.4.血液置换