TGF－β/Smads/ILK通路与慢性环孢素肾病＊

郑 杰(综述)，杨亦彬(审校)，曾强林

(遵义医学院附属医院肾病风湿科，贵州遵义 563099)

环孢素A(cyclosporine A，CsA)是目前常用的强效免疫抑制药物之一，广泛用于器官移植的抗排异反应以及一些免疫性疾病的治疗。长期使用CsA可引起慢性毒性而发生慢性环孢素肾病(chronic cyclosporine nephrotoxicity，CCN)，CCN 的致病机制尚未完全明确，间质－上皮转分化引起的慢性肾纤维化被认为是其主要机制之一，研究显示TGF－β介导的 TGF－β/Smad/ILK信号通路是CCN肾小管间质纤维化过程中起着信号调控的重要通路，尤其是该通路下游因子ILK在CCN上皮－间质转分化过程中作用已引起重视，现就TGF－β/Smads/ILK信号通路的对CCN的潜在作用机制进行综述。

1 环孢素及其慢性肾脏毒性

环孢素A(cyclosporine A，CsA)是一种亲脂性环状多肽化合物，由瑞士Sandoz公司1972年研究发现并由英国学者Borel于1976年临床应用，由于其可以有效抑制淋巴细胞反应和增生而抑制免疫功能，一直作为异体移植患者免疫抑制首选药物，也大量用于系统性红斑狼疮、类风湿性关节、银屑病等免疫性疾病以及难治性肾病综合征的治疗［1］。近年来由于各种慢性疾病导致的终末性疾病需接受移植的患者日益增多，CsA等免疫抑制药物的应用愈加广泛［2］，但长期应用的慢性毒副作用如环孢素肾病(chronic cyclosporine nephrotoxicity，CCN)等对其临床应用造成了较大影响［3］。研究显示器官移植患者服用CsA超过12个月则发生慢性肾脏毒性可能性大大增加［4］。CCN临床表现为进行性的肾功能减退和不可逆的间质条状纤维化、肾小管萎缩，最终可导致移植肾功能丧失，CCN的病理机制尚未完全明确，被认为是多因素综合作用的复杂过程，而重要环节之一便是肾小管上皮－间叶细胞转分化 (Epithelial－mesenchymal transition，EMT)而发生的慢性肾间质纤维化［5］。近年来研究显示TGF－β/Smad/ILK信号通路在CCN肾间质纤维化EMT过程中起着信号调控的重要通路，该通路尤其是下游因子ILK更是近年来学者们广泛重视［6］。现就TGF－β/Smads/ILK信号通路在环孢素肾病发病机制的作用进行简要回顾。

2 TGF－β/Smads/ILK信号传导通路

2.1 通路上游TGF－β/Smad部分 TGF－β家族及其受体、Smads蛋白家族共同构成了信号通路上游TGF－β/Smads部分［7］。TGF－β超家族的信号传导虽早已被发现并得到广泛研究，其信号传导的具体机制目前仍未完全清楚，但其作为慢性纤维化的主要致病因子之一已得到公认［8］。TGF－β共有 TGF－β1、TGF－β2、TGF－β3三个亚型，人体肾脏主要表达 TGF－β1。TGF－β主要通过TGF－β受体在细胞内进行信号传导，根据相关蛋白受体的结构和功能特性TGF－β受体相应分为Ⅰ型受体、Ⅱ型受体、Ⅲ型受体［9］。Smad蛋白家族是最早被证实的TGF－β受体激酶的底物，作为TGF－β调控细胞信号传导和调节分子，其发现为阐明TGF－β超家族的作用机理提供了重要线索，根据其功能和特征的不同，Smads蛋白分子大致分为通路限制性Smad(R－Smads)、共同通路型(Co－Smad)以及抑制型(I－Smad)等三个基本类型［10］。通路正性调控作用主要由R－Smad介导，而I－Smad蛋白主要介导负性调控作用，正常机体R－Smad与I－Smad处于平衡状态而维持正常生理功能，不同的致病原因引起TGF－β表达异常进而激活通路后导致二者失衡而致病［11］。

2.2 下游ILK的结构及TGF－β/Smads/ILK完整通路发现 整合素连接激酶(integrin－linked kinase，ILK)是一种生物学活性多样化的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，其基因在人体位于染色体11p15.5－p15.4，cDNA 全长 1.8 kb，分子量 59000，共编码452个氨基酸［12］。ILK在正常人体心脏、肝脏、肾脏、脑等多个组织广泛的表达，可参与多种信号传导通路，近年来研究显示ILK是TGF－β在信号转导途径中的一个重要效应物，作为 TGF－β/Smads信号通路下游因子在TGF－β介导的EMT中发挥一定作用［13］。Li等［14］发现 ILK 参与 TGF－β通路介导的上皮－间质转分化过程;通过给予ILK特异性抑制剂阻断ILK的作用后能下调TGF－β1表达，从而部分性阻断其诱导EMT的发生，减轻肾间质纤维化［15］;Yang 等［16］则发现细胞与基质积聚的相互作用可由ILK介导完成，从而认为其可能与肾脏病变程度相关。Ortega等［17］也发现通过干预引起的TGF－β1下调过程中也伴随ILK表达的相应变化，说明ILK不仅参与TGF－β1介导的信号通路，而且其表达受到TGF－β1的影响。

3 TGF－β/Smads/ILK通路在环孢素肾病中的作用

3.1 TGF－β/Smads/ILK通路与慢性肾纤维化研究已证实TGF－β/Smads/ILK通路通过参与肾小管上皮细胞转分化从而在肾纤维化的发生发展具有重要作用［18］。TGF－β通过对磷酸化Smad2/3进行通路活化而发挥促纤维化作用，通过Smad 7途径发挥抗肾纤维化作用，同时共通路蛋白如Smad4也参与该过程［19］。在各种致病因素的刺激下，TGF－β被激活而活化TGF－βI型受体，进而引起Smad 2/3磷酸化，与共同通路蛋白Smad4结合而通过核膜进入细胞核而调控基因转录，引起相应蛋白表达变化促使EMT的产生，而Smad 7作为抑制型蛋白，通过竞争性结合TGF－βI型受体实现对Smad2/3磷酸化进程的抑制作用而进行负性调节，从而阻断TGF－β超家族细胞因子的信号转导途径［20－21］。而 Smad2与 Smad3相互作用近年来也引起重视，在Smad2敲除后的UUO小鼠中肾小管上皮细胞colI、colⅢ及colⅣ等表达明显增加，可能与 Smad2竞争性的抑制 TGF－β1磷酸化Smad3，进而延缓肾纤维化进展［21］。Co－Smad也参与了肾纤维化的发生发展，如 Smad4便可以下调TGF－β1介导的colⅠ的表达从而缓解肾纤维化的进展，Meng等［22］通过Smad4基因敲出小鼠发现Smad4的减少也抑制了Smad－7的转录，进而引起肾脏功能性蛋白表达异常。近年来多项研究发现ILK参与TGF－βSmad通路介导的上皮－间质转分化过程，从而促进慢性肾纤维化的发生发展。Li等［14］观察到Smad可能与下游因子ILK组成Smad/ILK与RhoA共同作为TGF－β信号传导通路的下游效应分子参与了肾纤维化，在诱导EMT的过程中ILK表达明显增多。ILK在正常肾脏中无或仅有极少量表达，随着肾脏损伤的程度加重，ILK分布逐渐增多，其在小管间质的阳性面积的表达与小管间质病变程度呈正相关［23］。在给予ILK特异性抑制剂QT－0267后可以引起肾小管上皮细胞TGF－β l表达下调，并且伴随E－cadherin的表达变化［24］。Zhang 等［25］通过对大鼠单侧输尿管梗阻组 (unilateral ureteral obstruction，UUO)所致肾纤维化模型的研究同样发现TGF－β/Smads/ILK通路激活是肾纤维化的重要机制，同时该研究发现低剂量紫杉醇对该通路有一定程度抑制作用从而缓解肾纤维化。晏强等［26］通过对肾移植患者研究发现，慢性肾纤维化过程中不仅有TGF－β1的表达，同时ILK表达也大量增多，并且ILK表达水平与TGF－β1和Ⅳ型胶原的表达水平呈正相关，并于其研究中显示TGF－β1在抗体介导的慢性排斥反应中呈高表达。

3.2 TGF－β/Smads/ILK通路与环孢素肾病 作为慢性肾纤维化的重要通路之一，TGF－β/Smads/ILK通路在CCN的发生发展中也起着至关重要的作用，通过该通路各因子调节信号传导可为后续CCN的延缓及治疗提供新的研究方向。Shihab等［2］在低盐饮食环孢素肾病模型发现间质纤维化发生之前已有TGF－β1 mRNA和蛋白表达升高，TGF－β1中和抗体能够有效抑制肾组织TIMP－1和I型胶原蛋白等纤维化指标的表达，说明TGF－β1可能是CCN发病细胞起始因子之一。Khanna等［27］利用B6AF1小鼠造CCN模型，也发现TGF－β参与了CCN的发生发展。Langham等［29］经过对9例器官移植而服用CsA形成环孢素肾病的患者肾组织检测也发现TGF－β1明显升高，从临床角度证实了TGF－β是CCN慢性肾纤维化的重要因子。Islam等［30］发现TGF－β不仅参与环孢素肾脏损害的发生发展，其特异性抗体α－TGF－β还可以部分减轻环孢素慢性肾纤维化。Ling等［31］也观察到特异性抗体1D11能下调环孢素肾病小鼠TGF－β表达从而缓解肾纤维化进展。CsA和他克莫司(FK506)可增强TGF－β1活性从而参与移植患者CCN进程，CsA同时上调R－Smads表达并抑制I－Smads表达，促进CCN的进一步发展而导致病理损害加重［32］。

随着TGF－β/Smads/ILK在CCN发病机制中的作用进一步明确，在环孢素肾病缓解方面，通过消除纤维化发展过程中病变组织产生的过多TGF－β1及其下游产物来预防或阻断纤维化的发展已成为纤维化防治药物研究的新切入点。Peng等［33］发现洛汀新及中药丹参制剂联合用药可以显著下调环孢素肾病大鼠TGF－β表达，从而为相关药物治疗CCN的进一步研究奠定了基础;刘章锁等［34］则观察到罗格列酮可以下调TGF－β1表达而缓解CsA所致慢性肾纤维化;辅助性食用一些传统埃及植物有助于缓解CCN慢性肾纤维化进程，而其机制之一可能是下调 TGF－β的表达［35］;Tao等［36］研究发现曲尼司特可以下调环孢素肾病大鼠肾脏TGF－β以及Smad－3的表达，从而经过该通路缓解 CCN 的进展;Sánchez－Pozosz等［37］研究发现聚合I型胶原蛋白可以通过下调TGF－β、α－SMA等减轻CCN肾纤维化。晏强等［26］在30例肾移植患者(25例接受CsA，5例接受FK506)肾活检标本中，通过免疫组化发现ILK表达上调，并且与TGF－β1和Ⅳ型胶原表达呈正相关;消癥散结类传统医学复方制剂，能减少TGF－β诱导的ILK表达的下降［38］;黄酮类化合物槲皮素可以下调慢性环孢素肾病大鼠肾组织TGF－β1的表达，也可明显改善血肌酐、尿蛋白等临床指标，从而延缓肾小管间质纤维化进程［39］。

4 展望

慢性环孢素肾病发病机制较为复杂，目前尚无明确的特异性治疗及预防方法，而EMT引起的肾小管间质纤维化是一个由多因素参与并相互作用的过程，因此对各种信号通路的传导机制以及调控方式的进一步认识有利于EMT的进一步深入研究，也可促进对CCN发病机制的深入认识，相关研究促进的各种疾病治疗药物的研发也有重要实践价值。经过前述的不懈研究，TGF－β/Smads/ILK通路与CCN的关系研究取得了长足进展，其在CCN中的作用已初步明确。然而当前仍有较多问题需要进一步明确，如CCN具体通过作用于TGF－β作为作用靶点，顺延性引起其下游因子的改变，还是直接影响Smad以及ILK等下游各个环节目前尚未定论，有待进一步的研究，相关阻断剂以及药物的研发，也主要集中在TGF－β，而特异性针对Smad等各指标以及ILK的药物研究较少，而且目前大多处于初期实验研究阶段，还需要进一步进行后期临床试验、临床疗效及安全性的观察。总之，深入了解TGF－β/Smads/ILK通路尤其是其下游ILK与CCN发生发展的关系，进一步揭示CCN病变的机制并有针对性采取不同的干预措施，对CCN的发病机制研究及治疗将会有新的突破。

［1］Tedesco D，Haragsim L.Cyclosporine:a review ［J］.J Transplant，2012，［doi:10.1155/2012/230386］.

［2］Wolfe R A，Roys E C，Merion R M，et al.Trends in organ donation and transplantation in the United States，1999 －2008 ［J］.Am J Transplant，2010，10(4):961 －972.

［3］GrinyóJ M，Cruzado J M.Cyclosporine nephrotoxicity［J］.Transplant Proc，2004，36(2 Suppl):240 －242.

［4］Flechner S M，Kobashigawa J，Klintmalm G.Calcineurin inhibitorsparing regimens in solid organ transplantation:focus on improving renal function and nephrotoxicity［J］.Clin Transplant，2008，22(1):1 －15.

［5］Hazzan M，Hertig A，Buob D，et al.Epithelial－to－mesenchymal transition predicts cyclosporine nephrotoxicity in renal transplant recipients［J］.J Am Soc Nephrol，2011，22(7):1375－1381.

［6］López－ Hernández F J，López－ Novoa J M.Role of TGF －β in chronic kidney disease:an integration of tubular，glomerular and vascular effects ［J］.Cell Tissue Res，2012，347(1):141 －154.

［7］Itoh S，ten Dijke P.Negative regulation of TGF － β receptor/Smad signal transduction ［J］.Curr Opin Cell Biol，2007，19(2):176－184.

［8］Pohlers D，Brenmoehl J，L9ffler I，et al.TGF － beta and fibrosis in different organs－molecular pathway imprints［J］.Biochim Biophys Acta，2009，1792(8):746 －756.

［9］Krieglstein K，Miyazono K，Ten －Dijke P，et al.TGF － β in aging and disease［J］.Cell Tissue Res，2012，347(1):5 －9.

［10］Itoh S，ten Dijke P.Negative regulation of TGF － beta receptor/Smad signal transduction［J］.Curr Opin Cell Biol，2007，19(2):176 －184.

［11］Kamiya Y，Miyazono K，Miyazawa K.Smad7 inhibits transforming growth factor－β family type I receptors through two distinct modes of interaction ［J］.J Biol Chem，2010，285(40):30804 －30813.

［12］Dedhar S，Williams B，Hannigan G.Integrin －linked kinase(ILK):a regulator of integrin and growth－factor signalling［J］.Trends Cell Biol，1999，9(8):319 －323.

［13］Serrano I，McDonald P C，Lock F E，et al.Role of the integrin－linked kinase(ILK)/Rictor complex in TGFβ－1－induced epithelial－mesenchymal transition(EMT)［J］.Oncogene，2013，32(1):50 －60.

［14］Li Y，Yang J，Dai C，et al.Role for integrin － linked kinase in mediating tubular epithelial to mesenchymal transition and renal interstitial fibrogenesis［J］.J Clin Invest，2003，112(4):503 －516.

［15］Lee Y I，Kwon Y J，Joo C K.Integrin － linked kinase function is required for transforming growth factor beta－mediated epithelial to mesenchymal transition ［J］.Biochem Biophys Res Commun，2004，316(4):997 －1001.

［16］Yang J W，Dai C S，Liu Y H.A novel mechanism by which hepatocyte growth factor blocks tubular epithelial to mesenchymal transition［J］.J Am Soc Nephrol，2005，16(1):68－78.

［17］Ortega V R，Gonzalez Rubio M P，Ruiz Torres M，et al.Collagen I up regulates extracellular matrix gene expression and secretion of TGF － by cultured human mesangial cells［J］.Am Physiol cell Physiol，2004，286(6):1335 －1343.

［18］García － Sánchez O，López － Hernández F J，López－ Novoa J M.An integrative view on the role of TGF－β in the progressive tubular deletion associated with chronic kidney disease［J］.Kidney Int，2010，77(11):950 －955.

［19］Dai C，Yang J，Liu Y.Transforming growth factor－ beta1 potentiates renal tubular epithelial cell death by a mechanism independent of Smad signaling［J］.J Biol Chem，2003，278(14):12537－12545.

［20］Tan R，He W，Lin X，et al.Smad ubiquitination regulatory factor－2 in the fibrotic kidney:regulation，target specificity，and functional implication［J］.Am J Physiol Renal Physiol，2008，294(5):1076–1083.

［21］Meng X M，Huang X R，Chung A C，et al.Smad2 protects against TGF－beta/Smad3－mediated renal fibrosis［J］.J Am Soc Nephrol，2010，21(9):1477 －1487.

［22］Meng X M，Huang X R，Xiao J，et al.Disruption of Smad4 impairs TGF－β/Smad3 and Smad7 transcriptional regulation during renal inflammation and fibrosis in vivo and in vitro［J］.Kidney Int，2012，81(3):266 －279.

［23］陈秋，张璟，敖绪军.整合素连接激酶在人肾间质纤维化组织中的表达及意义［J］.第三军医大学学报，2005，27(22):2262－2264.

［24］Li Y，Tan X，Dai C，et al.Inhibition of integrin － linked kinase attenuates renal interstitial fibrosis［J］.J Am Soc Nephrol，2009，20(2):1907–1918.

［25］Zhang D，Sun L，Xian W，et al.Low － dose paclitaxel ameliorates renal fibrosis in rat UUO model by inhibition of TGF － beta/Smad activity［J］.Lab Invest，2010，90(3):436－447.

［26］晏强，梁桂荣，眭维国，等.整合素连接激酶在抗体介导的慢性排斥反应患者肾组织中的表达及意义［J］.中国现代医药杂志，2011，13(4):20－24.

［27］Shihab F S，Andoh T F，Tanner A M，et al.Sodium depletion enhances fibrosis and the expression of TGF－beta1 and matrix proteins in experimental chronic cyclosporine nephropathy［J］.Am J Kidney Dis，1997，30(1):71 －81.

［28］Khanna A K，Cairns V R，Becker C G，et al.Transforming growth factor(TGF)－beta mimics and anti－TGF－beta antibody abrogates the in vivo effects of cyclosporine:demonstration of a direct role of TGF－beta in immunosuppression and nephrotoxicity of cyclosporine ［J］.Transplantation，1999，67(6):882 －889.

［29］Langham R G，Egan M K，Dowling J P，et al.Transforming growth factor－beta1 and tumor growth factor－beta－inducible gene－H3 in nonrenal transplant cyclosporine nephropathy［J］.Transplantation，2001，1572(11):1826 －1829.

［30］Islam M，Burke J F Jr，McGowan T A，et al.Effect of anti－transforming growth factor－beta antibodies in cyclosporine － induced renal dysfunction ［J］.Kidney Int，2001，59(2):498 －506.

［31］Ling H，Li X，Jha S，et al.Therapeutic role of TGF － beta －neutralizing antibody in mouse cyclosporin A nephropathy:morphologic improvement associated with functional preservation ［J］.J Am Soc Nephrol，2003，14(2):377 －388.

［32］高锐，辛宇鹏，卢一平，等.免疫抑制剂对大鼠慢性移植肾肾病中转化生长因子β1/Smads通路的影响及意义［J］.中华器官移植杂志，2006，27(9):516 －520.

［33］Peng B，Li M，Niu T，et al.Impact of Lotensin and Salviae on the changes of TGF－beta1 and its receptors in a rat model of chronic cyclosporine－induced nephropathy［J］.Transplant Proc，2006，38(7):2183 －2186.

［34］刘章锁，王沛，程根阳，等.罗格列酮对实验性慢性环孢素肾病的作用［J］.中华肾脏病杂志，2007，23(4):235－241.

［35］Shalby A B，Hamza A H，Ahmed H H.New insights on the anti－inflammatory effect of some Egyptian plants against renal dysfunction induced by cyclosporine［J］.Eur Rev Med Pharmacol Sci，2012，16(4):455 －461.

［36］Tao Y，Hu L，Li S，et al.Tranilast prevents the progression of chronic cyclosporine nephrotoxicity through regulation of transforming growth factor β/Smad pathways ［J］.Transplant Proc，2011，43(5):1985 －1988.

［37］Sánchez－Pozos K，Lee－ Montiel F，Pérez－ Villalva R.Polymerized type I collagen reduces chronic cyclosporine nephrotoxicity ［J］.Nephrol Dial Transplant，2010，25(7):2150－2158.

［38］刘兰英，李伟，王耀献，等.消癥散结法对转化生长因子β1诱导人肾小管上皮细胞表达整合素连接激酶的影响［J］.北京中医药大学学报，2012，35(3):178 －182.

［39］谭州科，唐智，罗茜，等.槲皮素对大鼠慢性环孢素肾病的保护作用［J］.遵义医学院学报，2012，35(5):396－399.