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改善腎臟微循環(huán)延緩腎纖維化的研究進(jìn)展
趙 霞① 張玉俠②△ ① 遼寧省人民醫(yī)院腎病科 (沈陽 110016) ② 中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院腎病科 (沈陽 110001) △ 通訊作者 腎纖維化是指在各種致病因子如炎癥、損傷、藥物、糖尿病 和遺傳因素等的作用下,間質(zhì)細(xì)胞和細(xì)胞間質(zhì)增多,尤其是基 質(zhì)蛋白合成增多、基質(zhì)降解受抑制造成細(xì)胞外基質(zhì)(extracellu- lar matrix,ECM)大量堆積導(dǎo)致的腎小球硬化和小管間質(zhì)纖維 化[1]。各種進(jìn)展性腎臟疾病,無論其原發(fā)病如何,最終都將導(dǎo) 致腎纖維化,進(jìn)展為終末期腎衰竭[2],必須依靠透析或腎移植 維持生命。因此,研究腎纖維化的發(fā)病機(jī)制、干預(yù)腎纖維化的 進(jìn)程是當(dāng)前慢性腎臟病(chronic kidney disease,CKD)的研究熱 點(diǎn)。本文旨在闡述改善腎臟微循環(huán)對(duì)延緩腎纖維化的作用和 機(jī)制。 1 腎臟微循環(huán)的特點(diǎn) 腎臟是一個(gè)血管豐富的器官,腎內(nèi)存在兩套毛細(xì)血管網(wǎng), 即腎小球毛細(xì)血管網(wǎng)和管周毛細(xì)血管網(wǎng)(peritubular capillaries, PTC),維持腎小球毛細(xì)血管數(shù)目有助于穩(wěn)定腎小球?yàn)V過率 (glomerular filtration rate,GFR),而PTC減少將導(dǎo)致因缺血而 引起的慢性小管間質(zhì)損害,包括小管肥大和間質(zhì)纖維化,故維 持管周毛細(xì)血管數(shù)目是保證小管和間質(zhì)細(xì)胞氧和營養(yǎng)物質(zhì)供 給的必要因素。 2 微血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙與微血管內(nèi)皮丟失 完整的內(nèi)皮可以分泌多種血管活性物質(zhì)以控制血管舒縮, 內(nèi)皮收縮、舒張因子之間的失衡將導(dǎo)致內(nèi)皮源性舒張功能障 礙。在Wistar大鼠急性腎衰竭模型中,循環(huán)及組織內(nèi)皮素(en- dothelin,ET)3/1蛋白質(zhì)水平及ETA、ETB受體基因表達(dá)均增 加,導(dǎo)致內(nèi)皮功能紊亂,腎臟血管及系統(tǒng)微血管網(wǎng)收縮反映增 加[3]。糖尿病腎病(diabetic nephropathy,DN)的發(fā)展與血管活 性因子血管緊張素Ⅱ(angiotensinⅡ,AngⅡ)、一氧化氮(nitro- gen monoxide,NO)密切相關(guān),兩者的平衡對(duì)維持血壓及腎內(nèi)穩(wěn) 態(tài)起重要作用。在鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的Sprague鼠糖尿病模型 中,腎間質(zhì)血流中AngⅡ明顯增加,而NO終產(chǎn)物與對(duì)照組相 比明顯減少[4],以致微血管內(nèi)皮舒張功能障礙。 越來越多的證據(jù)表明,進(jìn)行性毛細(xì)血管網(wǎng)的丟失是進(jìn)展性 腎臟病的特征性變化之一,微血管網(wǎng)的減少與腎小球硬化及間 質(zhì)纖維化直接相關(guān)[5]。微血管內(nèi)皮丟失主要與內(nèi)皮細(xì)胞修復(fù) 能力下降,凋亡增加有關(guān)。 腎小球毛細(xì)血管網(wǎng)的毀損及后續(xù)的血管新生修復(fù)反應(yīng)不 全,內(nèi)皮細(xì)胞凋亡增加,將導(dǎo)致腎小球硬化的發(fā)生。在殘余腎 模型早期,腎小球毛細(xì)血管數(shù)目較對(duì)照組增加,不幸的是,這種 增殖反應(yīng)并不能持續(xù),由于內(nèi)皮細(xì)胞凋亡而使其數(shù)目進(jìn)行性減 少[6]。腎臟急性缺血后導(dǎo)致的長期慢性的結(jié)構(gòu)及功能的損傷, 主要與微血管網(wǎng)結(jié)構(gòu)受損有關(guān),且急性缺血的時(shí)間將影響毛細(xì) 血管損傷的程度。 Bohle等[7]發(fā)現(xiàn),多種進(jìn)展性腎病存在PTC丟失,并認(rèn)為 PTC的丟失是造成腎小管間質(zhì)缺氧性損傷及腎間質(zhì)纖維化的 重要病因。Choi等[8]研究發(fā)現(xiàn),在多種存在慢性小管間質(zhì)損傷 的腎病中,無論病因如何,均存在腎間質(zhì)微血管病變,如PTC 分布紊亂,官腔變形或縮小,毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞腫脹,基膜破碎 或增厚。在抗腎小球基底膜(glomerular basement membrane, GBM)腎小球腎炎模型中,PTC數(shù)目減少,局部PTC缺失,代以 纖維化成分及大量浸潤的炎癥細(xì)胞,TUNEL、電子顯微鏡觀察 見內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。統(tǒng)計(jì)分析示,PTC損傷的程度與間質(zhì)損傷的 程度存在顯著相關(guān)性[9]。 3 血管內(nèi)皮生長因子 血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)的生物學(xué)作用主要包括:(1)促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖;(2)增 加血管通透性;(3)血管生成及維持功能;(4)細(xì)胞質(zhì)的聚鈣作 用[10]。VEGF有兩類高親和力的VEGF受體,定位在大小血 管的內(nèi)皮細(xì)胞,分別為Fit-1(fins-like-tyro-sine kinase) (VEGFR-1)和KDR(kinase domain region)(VEGFR-2),KDR/ FIk- 1在血管形成和內(nèi)皮細(xì)胞生長分化中起重要作用。 Kanellis等[11]發(fā)現(xiàn)缺血再灌注損傷時(shí),內(nèi)皮細(xì)胞VEGFR-2表 達(dá)增強(qiáng),推測(cè)這一反映可能促進(jìn)小球或小管周圍毛細(xì)血管內(nèi)皮 細(xì)胞有絲分裂和抗凋亡,從而保護(hù)內(nèi)皮的完整性,減輕缺血再 灌注損傷。 VEGF在病理性血管發(fā)生如:腫瘤、增殖性視網(wǎng)膜病、類風(fēng) 濕性關(guān)節(jié)炎、牛皮癬、老年性黃斑變性等中起重要作用。體外 研究表明:VEGF促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞抗凋亡蛋白Bcl-2和A1的表 達(dá);誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞窗化,增加微血管的通透性;誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn) 生蝮蛇蛋白酶尿激酶型及組織型纖溶酶原激活物及纖溶酶原 激活物抑制因子1;誘導(dǎo)金屬蛋白酶、間質(zhì)膠原酶的產(chǎn)生;這些 都與其調(diào)節(jié)血管發(fā)生有關(guān)。 但VEGF在腎臟疾病中究竟扮演什么角色,是減輕抑或參 與了腎病進(jìn)展尚存爭(zhēng)論[12],文獻(xiàn)報(bào)道VEGF在腎臟疾病的表 達(dá)各異。在輕度病變的DN患者的腎小球內(nèi)VEGF表達(dá)上調(diào), Honkanen等報(bào)道膜性腎病患者腎小管表達(dá)VEGF較正常對(duì)照 組顯著減少[13]。缺氧是VEGF的最強(qiáng)刺激因子,有研究顯示 急性血管閉塞(急性缺氧)能刺激腎臟VEGF表達(dá)。VEGF能 促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖及血管形成,還能拮抗轉(zhuǎn)化生長因子-β (transforming growth factor-β,TGF-β)的一些致纖維化效應(yīng)[14]。 腎臟微血管變化對(duì)進(jìn)行性腎臟疾病的進(jìn)程有很大的影響, 而VEGF在調(diào)整腎臟微血管變化中起了重要作用。Kanesaki 等[15]研究發(fā)現(xiàn)DN患者的腎小球中的新生血管數(shù)較對(duì)照組明 顯增多,而且新生血管的數(shù)量程度跟腎小球內(nèi)VEGFmRNA及 系膜基質(zhì)指數(shù)呈正相關(guān)。 ·1031·中國中西醫(yī)結(jié)合腎病雜志2008年11月第9卷第11期 CJITWN,November 2008,Vol.9,No.11 在大鼠單側(cè)輸尿管梗阻(unilateral ureteral obstruction, UUO)模型早期,PTC處于明顯增殖狀態(tài),主要與局部VEGF 表達(dá)增加有關(guān),一段時(shí)間以后,VEGF表達(dá)開始下降,PTC血管 新生反應(yīng)降至正常水平以下,凋亡細(xì)胞增加,伴隨PTC腔阻 塞、硬化、并繼發(fā)間質(zhì)纖維化[16]。內(nèi)皮增殖反應(yīng)降低,與間質(zhì) 抗血管新生因子TSP-1表達(dá)增加,血管新生因子VEGF表達(dá) 下降相關(guān)。 丁磊等[17]觀察到在由于血管炎或血管排異、腎硬化、DN 造成血管阻塞,引起急或慢性腎血流減少的情況下,原位雜交 和組化示VEGF在急性缺氧皮、髓質(zhì)的近遠(yuǎn)端小管明顯表達(dá); 在慢性腎血流下降時(shí),在有內(nèi)膜和外膜纖維化的弓狀動(dòng)脈,一 些中層平滑肌細(xì)胞VEGF mRNA陽性。 Kang等[18]用VEGF治療殘余腎損傷模型的大鼠,發(fā)現(xiàn)腎 小球內(nèi)皮細(xì)胞和PTC增殖反應(yīng)均增加,腎臟纖維化程度減輕, 腎功能改善,且這種作用并不依賴于對(duì)血壓、蛋白尿和局部巨 噬細(xì)胞浸潤的改善。而且,在血栓微血管病中,VEGF能減少 內(nèi)皮細(xì)胞凋亡及腎梗死[19]。在抗胸腺嘧啶引發(fā)的腎小球腎炎 模型中加入VEGF后通過刺激血管生成、血管再造、毛細(xì)血管 修復(fù)治療腎小球損害,緩解腎小球腎炎[20]。 4 其他體液因子 AngⅡ能強(qiáng)烈收縮出、入球動(dòng)脈,如果給予血管緊張素轉(zhuǎn)換 酶抑制劑,則能增加腎臟血流量,保持GFR[21]。Weihprecht 等[22]發(fā)現(xiàn),腺苷和AngⅡ以互相依賴及協(xié)同的方式收縮入球 小動(dòng)脈。去甲腎上腺素能收縮小葉間動(dòng)脈、入球動(dòng)脈、出球動(dòng) 脈,且存在著劑量-依賴關(guān)系,胰島素可拮抗其對(duì)入、出球動(dòng)脈 的作用。心房鈉尿肽[23]通過刺激心房鈉尿肽受體-A擴(kuò)張了 腎小球前的血管,而收縮了出球動(dòng)脈。乙酰半胱氨酸[24]能改 善缺血-再灌注后腎臟的微循環(huán),增加腎皮質(zhì)、髓質(zhì)的血流,減 弱皮、髓質(zhì)血管的緊張性,其保護(hù)效應(yīng)主要在于清除氧自由基, 拮抗環(huán)氧合酶阻滯劑、NO合酶阻滯劑的作用,從而改善腎臟微 循環(huán)。ET-1可以強(qiáng)烈持久的收縮腎小球出、入球動(dòng)脈,ET-2 主要對(duì)入球動(dòng)脈有收縮作用,ET-3對(duì)血管的收縮作用不明 顯。Toth-Heyn等[25]研究發(fā)現(xiàn),新生家兔注射緩激肽B2受體 拮抗劑可以增加腎血管阻力,減少腎臟血液灌流量,提高腎小 球?yàn)V過分?jǐn)?shù),而GFR沒有明顯改善,表明激肽釋放酶-激肽系 統(tǒng)在調(diào)控新生家兔腎臟微循環(huán)方面起了重要的作用。De- fraigne等[26]研究發(fā)現(xiàn)鐵鰲合劑能減弱自由基引起的脂質(zhì)過氧 化,從而改善腎臟微循環(huán)。 5 局部慢性低氧 英國學(xué)者Fine在上世紀(jì)末提出的“慢性低氧學(xué)說”逐漸引 起了腎臟病學(xué)界的重視。 體外培養(yǎng)的腎小管上皮細(xì)胞[27]在1%氧濃度的低氧條件 下,合成TGF、ET1、血小板來源生長因子和VEGF明顯增多, 這些細(xì)胞因子通過旁分泌和自分泌作用,在調(diào)節(jié)小管-間質(zhì)纖 維化的形成中發(fā)揮十分重要的作用。低氧也可刺激腎小管上 皮細(xì)胞合成ECM明顯增多,且這一過程與TGF的作用無關(guān)。 進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[27],在低氧環(huán)境下腎小管上皮細(xì)胞合成Ⅰ、 Ⅳ型膠原增多;金屬蛋白酶1組織抑制因子表達(dá)增強(qiáng),基質(zhì)金 屬蛋白酶活性明顯降低,從而抑制ECM降解。新近有學(xué)者[28] 在進(jìn)展性腎病的OS/+小鼠轉(zhuǎn)基因模型中,發(fā)現(xiàn)小管細(xì)胞在疾 病的發(fā)生中的確存在缺氧,且隨著時(shí)間的延長,缺氧細(xì)胞逐步 凋亡,這與進(jìn)展性腎病中腎小管萎縮的病理改變是相一致的。 在5/6腎切除大鼠模型術(shù)后4 d即出現(xiàn)管周毛細(xì)血管血流的減 少和低氧,這種改變很可能與管周毛細(xì)血管收縮及扭曲變形有 關(guān),而此時(shí)尚未見到腎臟結(jié)構(gòu)的損害,提出此時(shí)低氧很可能參 與了小管間質(zhì)損傷致病過程[29]。 國內(nèi)曾有研究者觀察低氧對(duì)腎小球系膜細(xì)胞(glomerular mesangial cell,GMC)的作用,結(jié)果發(fā)現(xiàn)慢性低氧可誘導(dǎo)系膜細(xì) 胞增殖和ECM產(chǎn)生增多,且蛋白激酶C的激活起著重要介導(dǎo) 作用。 體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),低氧對(duì)腎間質(zhì)成纖維細(xì)胞的生物學(xué)特性也 有明顯影響。低氧可刺激成纖維細(xì)胞增殖[30],并使其發(fā)生表 型改變而轉(zhuǎn)化為纖維母細(xì)胞,合成大量的Ⅰ型、Ⅲ型膠原;低氧 也可誘導(dǎo)腎間質(zhì)成纖維細(xì)胞表達(dá)金屬蛋白酶1組織抑制因子 增強(qiáng),抑制基質(zhì)金屬蛋白酶活性,減少ECM降解。同時(shí)低氧環(huán) 境下腎間質(zhì)成纖維細(xì)胞合成TGF、血小板來源生長因子的能力 明顯增強(qiáng)。 6 氧化應(yīng)激 氧化應(yīng)激通過促進(jìn)活性氧(reactiveosygenspecies,ROS)介 導(dǎo)的NO失活,產(chǎn)生血管收縮性脂質(zhì)過氧化物異前列腺素(花 生四烯酸的氧化產(chǎn)物),引起心血管重塑,造成內(nèi)皮細(xì)胞功能障 礙。Hasdan等[31]利用肝素結(jié)合超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)預(yù)處理慢性腎衰竭(chronic renal failure,CRF) 動(dòng)物模型可以恢復(fù)內(nèi)皮細(xì)胞依賴性血管舒張功能證實(shí)了上述 假設(shè)。在慢性腎衰竭患者,抗氧化劑維生素C可改善內(nèi)皮細(xì)胞 受損引起的血管無反應(yīng)狀態(tài)[32]。此外,ROS還參與以內(nèi)皮細(xì) 胞脫落為特征的“失巢凋亡”[33]。 NADPH氧化酶及其新發(fā)現(xiàn)的異構(gòu)體NOX和nephrox是 內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞產(chǎn)生ROS的主 要來源。近期研究發(fā)現(xiàn),在CRF大鼠殘余腎和肝臟中, NADPH明顯上調(diào)伴隨銅鋅超氧化物歧化酶和錳超氧化物歧化 酶顯著下調(diào)[34]。唐政等在5/6腎切除大鼠的動(dòng)物模型中發(fā) 現(xiàn),在CRF進(jìn)展的同時(shí),殘余腎小球抗氧化酶活性低下,超氧 岐化酶及谷光甘肽過氧化物酶活性均明顯低于正常大鼠,而代 表氧自由基產(chǎn)生增多的脂質(zhì)過氧化物丙二醛卻明顯增加。 ROS可通過調(diào)控MAPK信號(hào)通路發(fā)揮促進(jìn)GMC增殖及 ECM積聚的作用,有人認(rèn)為ROS是通過促進(jìn)ERK的磷酸化而 介導(dǎo)腎小球的損傷。ROS也可通過活化核轉(zhuǎn)錄因子-κB (nu- clear factor-κB,NF-κB),使游離的NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核與靶 基因的相應(yīng)DNA位點(diǎn)結(jié)合,啟動(dòng)靶基因轉(zhuǎn)錄和蛋白合成,NF -κB的異常激活將啟動(dòng)不正常的炎癥反應(yīng)和自身免疫反應(yīng), 導(dǎo)致GMC增殖及ECM的積聚。LEE等證實(shí)外源性的過氧化 氫可激活GMC中的NF-κB,并認(rèn)為ROS介導(dǎo)的NF-κB活 化可能在DN的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。 綜上所述,腎臟微血管病變不僅是腎小球硬化和腎間質(zhì)纖 維化的伴隨現(xiàn)象,而可能是腎纖維化的始動(dòng)因素。因此,改善 腎臟微循環(huán)將是防治腎纖維化的新靶點(diǎn),我們需要解決的問題 就是尋找更好的改善腎臟微循環(huán)的辦法延緩腎纖維化。 |
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