整合素在慢性肾小球肾炎病变中的作用及中医理论探讨＊

魏明刚，何伟明

(1.苏州大学附属第一医院中西医结合科，江苏 苏州 215006;2.江苏省中医院肾科，南京 210029)

慢性肾小球肾炎病变的主要原因是肾小球滤过膜的基础结构病变，肾小球滤过膜包括内皮细胞、基底膜和上皮细胞(也称足细胞)3个部分，肾小球足细胞损伤和丢失是肾小球硬化的关键因素之一［1］。微炎症状态［2］、高血糖、高血压、氧化应激及一氧化氮等因素均可直接损伤足细胞，其作用机制可能与调控α3β1整合素引起的细胞信号通路表达改变有关。

1 整合素的结构和生物学功能

整合素是细胞黏附分子若干家族之一，是一组介导细胞黏附的细胞表面糖蛋白受体。其功能主要是介导细胞与细胞外基质(ECM)黏附，并在细胞与细胞间的黏附中发挥作用［3］。整合素的主要功能是参与细胞黏附和信号传导，并与形态发生、胚胎发育、组织修复、炎症反应等多种病理生理过程密切相关［4］。近年研究表明，整合素与肾脏疾病关系密切，特别是与足细胞之间的作用可能关系到慢性肾脏病病变的发生发展乃至影响今后治疗的方向［5］。

1.1 整合素的结构

整合素是由α(150～210ku)和β(90～1l0ku)两条链以非共价键形式连接组成的异二聚体。α、β链均为跨膜糖蛋白，由1个较大的细胞外球形基团、1个跨膜区域及1个较短的胞浆内基团组成。α链或β链的胞外区域通常具有与钙调蛋白、胶原及蛋白激酶同源或作用的功能区。β链的胞内区域存在酪氨酸磷酸化部位，整合素可随该部位的磷酸化而调节整个分子细胞外区域的立体构型改变，影响细胞的形态和表型以及细胞黏附、迁移等生物学功能。

1.2 整合素的分类

目前至少发现16种α亚基和9种β亚基，相互组合成约20余种整合素。整合素分子以膜蛋白形式存在于细胞外，且均具有跨膜区和较短的胞内区。

1.3 整合素的结构与功能特点

整合素胞外区可通过识别配基中RGD(Arg-Gly-Asp)序列［6］结合基质蛋白或相应的黏附分子，而胞内区通过质膜下踝蛋白、黏着斑蛋白、α-辅肌蛋白等与细胞骨架相连接，由此形成“ECM-整合素-细胞骨架”的局部黏附结构。后者既作为细胞黏附结构形式，又可作为跨膜信息系统，启动整合素依赖的信号通路，并以此影响细胞形态和周期，调控基因表达以及细胞骨架组装和收缩，调节细胞增殖、分化与凋亡［7］。

1.4 整合素的不同亚型及其生物学功能

整合素通过细胞黏附和信号传导而具有多种生物学功能，且在病理状态下与多种疾病的病理生理过程密切相关［8］。根据β亚基的不同，整合素可分为若干亚族。目前研究较多的是3个亚族:①β1亚族:该亚族至少包括6种不同成分即β1～β6;②β2亚族:包括淋巴细胞功能抗原-1、Ⅲ型补体受体CR-3及P150等;③β3亚族，包括血小板膜糖蛋白GPⅡb-Ⅲa、玻连蛋白受体(VnR)。生理状态下与整合素结合的配体可以是ECM成分，如纤连蛋白(FN)、纤维蛋白原(Fg)、胶原(Col)、层黏连蛋白(LN)等，也可以是位于细胞膜上的免疫球蛋白超家族，如细胞间黏附分子-1(ICAM)、ICAM-2及血管细胞黏附分子(VCAM-1)等。整合素与配体关系复杂，1种整合素可结合多种配体，而1种配体也可结合多种整合素，这种多位点的结合有利于细胞黏附的稳定，也与整合素复杂的生物学功能有关。它们在细胞外环境与细胞内骨架间黏附起重要作用［9］，其中β1和β3整合素在组织中分布广泛，而肾脏以β1整合素多见。

2 整合素与肾脏

2.1 整合素在肾脏的表达

整合素及其调节细胞与基质间相互黏附在肾脏形态学中起重要作用［3］。已通过研究胎儿肾脏证实，整合素在发育过程的肾皮质中有表达。限于难以获得早期胎儿组织，因此这些研究未涉及早期形态形成的各分支时期，同时也未能在啮齿动物的早期胚胎中进行整合素系统的研究。Korhonen等［10］通过组化方法研究了β1整合素在肾发育中的分布，发现各受体在肾单位的各特殊节段上均有特异表达。研究表明，α3β1整合素可与Col、FN、LN结合，并与LN及其异构体LN-5、LN-10和LN-11有较高的亲和力［11］。α3β1整合素在输尿管芽以及形成包曼氏囊的细胞上弱表达，在重塑足突的早期小管细胞上高表达，而在近端小管上皮细胞上无表达，此外在成熟肾小球沿基底膜的足突高度表达［12，13］。α3β1整合素在皮质上皮细胞支架构建中具有重要作用，且提示α3β1整合素与钙黏蛋白在上述过程中存在相互作用。整合素在大鼠肾小球上皮细胞和内皮细胞的功能和表达情况发现，α3β1整合素在这些细胞与 FN、LN、Col之间的黏附中起介导作用［14］。特定的α3β1整合素在人类肾单位特定部位表达，其不同受体在肾发生的特定时期出现，进一步表明整合素是诱导肾脏发育成熟及维持正常形态功能的重要成分。

整合素分子在体内分布很广泛，通常多数细胞可同时表达数种不同的整合素分子，其中肾脏细胞主要表达β1(CD29)整合素。肾脏具有丰富的细胞外基质，细胞与基质间的相互作用十分复杂。免疫电镜［15］显示，整合素在正常成人肾脏组织切片中的分布，强染色主要显示在细胞-肾小球基底膜、基质接触面，系膜细胞内整合素分布仅见系膜细胞与系膜基质的接触面。但在不与其他任何细胞相接触的内皮细胞和上皮细胞腔面亦有整合素分布，提示上述分子除黏附功能外尚存在其他生物学功能。

2.2 肾脏细胞表达的整合素类型

研究发现，在正常人的肾组织中肾小球系膜细胞上有 α1、α3β1、αvβ3整合素的表达，肾小球上皮细胞表达 α1、α3、α5β1、αvβ3及 αvβ5整合素，肾小球内皮细胞表达α1、α3β1整合素，远端肾小管及集合管表达 α2、α3、αv及 β1整合素，在间质(成纤维细胞和细胞外基质蛋白)表达 α1、α4、α5及 β1整合素。体外培养细胞表达的整合素与组织切片基本趋于一致，上皮细胞主要表达α3β1，内皮和系膜细胞可表达多种整合素亚单位，并以不同的亚单位结合不同的ECM 组分。系膜细胞 α5β1结合 FN，α3β1结合 Col-Ⅳ，α3、α5β1结合 LN，内皮细胞 α3β1结合FN，α3β1结合 Col-Ⅳ，α1β1结合 LN。

如上所述，α3β1整合素的正常表达对维持肾脏正常的结构功能起重要作用。有作者发现，肾小球脏层上皮细胞表达的整合素介导足细胞与肾小球基底膜(GBM)的结合，并调节肾小球的滤过功能。故任何干扰整合素的因素均可导致足细胞脱落及蛋白尿形成［16］。也就是说，以α3β1为代表的整合素在肾小球滤过功能中可能起核心作用。研究表明，肾小球系膜细胞与GBM的黏附对维持和调节肾小球血液动力学至关重要，并参与保持肾小球毛细血管的正常形态，当肾小球系膜细胞与GBM的局灶接触受到破坏时，则出现毛细血管扩张及微动脉瘤［17］。

2.3 整合素与肾脏疾病

有学者应用免疫组化等方法对整合素在各种肾小球肾炎的变化进行了研究［18，19］。结果显示，在出现免疫复合物沉积、系膜细胞增殖以及基质增加的IgA肾炎、膜性增生性肾小球肾炎和狼疮性肾炎中，其系膜区域的β1整合素及VNR的染色增强，细胞性半月体VNR染色增强，这表明在肾小球肾炎病变过程中，整合素的表达增加伴随着系膜细胞的增殖和基质的积聚，提示整合素的异常表达与病变的进展过程有关［20～22］。亦有报道，在免疫复合物型肾小球肾炎如IgA肾病和膜增生性肾炎，系膜区β1整合素的染色也有增加。实验研究证实，调节整合素表达可以影响足细胞的功能和形态［23，24］。近年来，通过基因测序的方法在人类也证实，整合素表达及调控基因缺失与肾脏病变存在密切关系［25］。

已知整合素参与肾脏发育、整体结构维持、细胞增生和基质更新以及新陈代谢等调节［26］，其异常表达及其黏附机制紊乱在肾脏疾病中具有重要意义。研究表明，β1整合素在细胞新月体肾炎形成及慢性肾小球肾炎发病过程中，参与介导肾小球硬化及肾间质纤维化，对其抑制可提高MMP-9表达并具有治疗作用［27］。在肾小球疾病病变进展过程中，可出现系膜细胞持续增生和ECM的堆积，直至肾小球硬化和肾功能丧失。整合素在上述细胞增生、基质增加及降解的平衡失调中又起积极作用［5，9］。不论是动物体内外实验研究还是对人类的临床研究均证实，整合素及其上下游细胞信号通路在肾脏病发生发展过程中，其形态学改变到病理学改变均具有重要作用［28，29］。

3 整合素对慢性肾脏病作用的中医探讨

3.1 病因病机

从中医学角度来看，慢性肾脏病的根本是肾气亏虚，病机关键在于肾脏主水功能和封藏失职。抓住了病变核心，自然达到纲举目张的效果。肾的封藏是指肾对精气的闭藏作用，肾脏疾病如出现“蛋白尿”即是由于肾关不固、封藏失职导致脏腑精微随尿漏出。肾之闭藏有赖于肾气充足才能发挥藏精作用。阴阳失调是病理核心，人体不离阴阳。正如《素问·生气通天论》所谓“阴平阳秘”，就是指人体阴阳动态平衡协调是健康的根本。古有“肾为水火之宅，阴阳之根”之说，故肾脏病当以阴阳的失调为病变关键。阴阳失调在肾脏病的病理上主要表现在病位的深浅、病性的寒热和肾关开阖等方面。阴盛阳虚是病机关键。“寒喜中肾”，临床上寒邪致病最易犯肾，以致肾中阳气被郁不能发挥其正常的气化温煦作用，甚则损伤肾中阳气。如《素问·至真要大论》说:“诸病水液，澄沏清冷，皆属于寒。”又说“诸寒收引，皆属于肾。”血脉瘀阻将贯穿始终。肾脏病变一经形成，病邪就会直接或间接影响脏腑气血运行，肾脏脉络微细易于瘀阻，病变过程中气血不和导致瘀阻更甚。气血不和既可以损伤本脏，也可以损伤他脏导致病变恶化，这种现象正好与整合素病变引起系膜细胞与GBM之间局灶接触受到破坏而出现毛细血管扩张和微动脉瘤的表现相呼应，从微观上证实了中医理论的正确性。因此，在肾脏病不同时期、不同阶段的治疗上，均要贯彻扶正祛邪为先的原则，也就是将温肾补阳和活血祛瘀作为肾脏病变的重要治疗手段。

3.2 辨证论治

3.2.1 益肾扶正是治疗根本 肾病的病机关键是机体本身阴阳失调导致肾脏功能失调，机体自身正气亏虚是导致肾脏功能失调的内因，六淫邪气侵袭机体导致病变产生是重要的外界条件。因此，肾脏病的治疗首先是益肾扶正。宏观来看脏腑阴阳协调，微观来看细胞间正常作用，生理性细胞信号传导正常是健康的核心。

3.2.2 健运中焦是关键因素 中焦脾胃功能是后天之本，气血化生之源。因此，不论是预防病变产生还是促进病变愈合，均需要机体脏腑气血生化正常才能阴阳平复而病愈。肾脏病变多为慢性，病变时间长久，中医理论认为是人体肾脏阴阳气血亏虚的渐进过程，此时注重健运脾胃功能实为治疗的关键。正如清·李中梓《病机沙篆》云:“夫人之虚，非气即血，五脏六腑，莫能外焉。然血之源头在乎肾……气之源头在乎脾……二脏安和则百脉受调，二脏虚伤则千疴竞起。”

3.2.3 和络祛浊贯穿始终 了解肾脏基本结构就能够明晰肾脏功能是由不计其数的微小血管构成的肾单位所组成，肾脏病变会损害血脉导致血运不畅、络脉失和。血脉闭阻就会影响肾脏的正常生理功能，临床表现为功能下降，实质是基本细胞信号不能正常传递，功能异常而致肾脏血管及血液有形成分异常活动。因此，改善血脉壅塞和血脉运行异常、治疗血脉不利是关键的环节，实质就是通过细胞间信号的正常传导，恢复肾脏功能。

结合上述相关论述我们不难看出，对于慢性肾脏病的认识和治疗并不能脱离常规。实质上，就是基于现代分子生物学发展的基础之上，围绕导致蛋白尿产生的肾小球滤过屏障的病变进行深入探讨。从我们前期的研究基础［30，31］推测，导致慢性肾脏病病变产生及进展的细胞信号途径与整合素相关。中药辨证治疗具有干预细胞间信号传递途径，从而保护肾小球滤过屏障减少蛋白尿的作用。研究显示，中药有调控细胞信号传导途径的双向调节作用，而非单一的抑制或活化某一个信号通路，体现了中医药治疗疾病从“调节机体阴阳平衡”到“调节机体细胞信号传导通路动态平衡”，从“疾病治疗的整体观”到“对多种不同细胞信号传导途径均有不同层次干预的整体观”，既体现中医学辨证论治、整体观念的治疗特色，同时将研究引向深入，从细胞、蛋白及基因的角度认识中医药的治疗机制、作用靶点和疗效。

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